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VORTICES DAS AGULHAS COLIDEM COM A CORRENTE DO BRASIL?
Luiz Alexandre de Araujo Guerra
Tese de Doutorado apresentada ao Programa
de Pos-graduacao em Engenharia Oceanica,
COPPE, da Universidade Federal do Rio de
Janeiro, como parte dos requisitos necessarios
a obtencao do tıtulo de Doutor em Engenharia
Oceanica.
Orientador: Afonso de Moraes Paiva
Rio de Janeiro
Dezembro de 2011
VORTICES DAS AGULHAS COLIDEM COM A CORRENTE DO BRASIL?
Luiz Alexandre de Araujo Guerra
TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO LUIZ
COIMBRA DE POS-GRADUACAO E PESQUISA DE ENGENHARIA (COPPE)
DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS
REQUISITOS NECESSARIOS PARA A OBTENCAO DO GRAU DE DOUTOR
EM CIENCIAS EM ENGENHARIA OCEANICA.
Examinada por:
Prof. Afonso de Moraes Paiva, Ph.D.
Prof. Carlos Eduardo Parente Ribeiro, D.Sc.
Prof. Marcio Luiz Vianna, Ph.D.
Prof. Paulo Simionatto Polito, Ph.D.
Prof. Susana Beatriz Vinzon, D.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
DEZEMBRO DE 2011
Guerra, Luiz Alexandre de Araujo
Vortices das Agulhas colidem com a Corrente do
Brasil?/Luiz Alexandre de Araujo Guerra. – Rio de
Janeiro: UFRJ/COPPE, 2011.
XV, 73 p.: il.; 29, 7cm.
Orientador: Afonso de Moraes Paiva
Tese (doutorado) – UFRJ/COPPE/Programa de
Engenharia Oceanica, 2011.
Referencias Bibliograficas: p. 63 – 73.
1. Vortices das Agulhas. 2. Corrente do Brasil.
3. Oceano Atlantico Sul. I. Paiva, Afonso de Moraes.
II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE,
Programa de Engenharia Oceanica. III. Tıtulo.
iii
Aos meus filhos Pedro e Felipe.
iv
Agradecimentos
Agradeco a minha esposa Lilian por seu amor e apoio incondicionais. Sem sua ajuda,
nada disto teria sido possıvel. Agradeco tambem aos meus filhos Pedro e Felipe pela
paciencia e compreensao pelas tantas horas que tive de me ausentar. Cumprirei
com o prometido de brincar muito com voces. Agradeco a minha Mae Jeannette
Helena e minha Avo Maria Conceicao (in memoriam) pelo amor, pelo incentivo,
pelos ensinamentos, e por me fazerem crer que eu podia ir alem.
Agradeco ao meu orientador pelos valiosos ensinamentos e por ter acreditado no
meu potencial. Aos demais professores do Programa de Engenharia Oceanica pelas
excelentes aulas. Aos dedicados funcionarios, em especial a Sra. Marise Cardoso,
anjo da guarda dos alunos aflitos. Aos colegas do Grupo de Estudo de Processos
Oceanicos, pelas valiosas discussoes, crıticas construtivas e pela otima convivencia.
Agradeco especialmente a Guilherme N. Mill, Natalia D’Avila Lima, Soyla Olenka
C. de Morais e Vladimir S. da Costa pela ajuda na caca aos vortices.
Meu perıodo de estudos foi financiado pela Petrobras S.A. Agradeco pela con-
fianca depositada pelos gerentes, em especial ao Alvaro Maia pela indicacao do meu
nome. Aos meus colegas da Equipe de Oceanografia da Gerencia de Tecnologia
em Engenharia Oceanica, do Centro de Pesquisas e Desenvolvimento (CENPES). O
apoio de voces todos foi fundamental para que eu conseguisse cumprir esta missao.
Os dados de correntes da linha de fundeio foram fornecidos pela Shell, Petrobras
e Chevron.
Os dados altimetricos foram produzidos por SSALTO/DUACS (Segment Sol mul-
timissions d’Altimetrie, d’Orbitographie et de localisation precise/Data Unification
and Altimeter Combination System) e distribuıdos por AVISO (Archiving, Vali-
dation and Interpretation of Satellite Oceanographic data) com suporte da CNES
(Centre National d’Etudes Spatiales).
Os dados de derivadores de superfıcie GDP (Global Drifter Program) fo-
ram fornecidos por Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory (AOML,
http://www.aoml.noaa.gov/phod/dac).
Os dados Argo foram coletados e disponibilizados abertamente pelo International
Argo Project (um programa piloto do Global Ocean Observing System) e programas
nacionais contribuintes (http://www.argo.net; http://www.argo.jcommps.org).
v
As imagens de temperatura da superfıcie do mar do satelite GOES 11-12 foram
obtidas no Physical Oceanography Distributed Active Archive Center (PO.DAAC)
do NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, CA (http://podaac.jpl.nasa.gov).
Os resultados de modelo foram produzidos pelo HYCOM Consortium
(http://www.hycom.org).
Todas as analises e preparacao do texto foram realizados com o uso de Soft-
ware Livre. Meu agradecimento e reconhecimento aos criadores e mantenedores
do sistema operacional GNU/Linux, do programa Ferret (National Oceanic and
Atmospheric Administration/Pacific Marine Environmental Laboratory), da lingua-
gem de programacao Python, das bibliotecas Matplotlib, Numpy, Pupynere, Pydap,
Seawater, o sistema de processamento de texto TEX/LATEXe o pacote CoppeTeX.
vi
Resumo da Tese apresentada a COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessarios
para a obtencao do grau de Doutor em Ciencias (D.Sc.)
VORTICES DAS AGULHAS COLIDEM COM A CORRENTE DO BRASIL?
Luiz Alexandre de Araujo Guerra
Dezembro/2011
Orientador: Afonso de Moraes Paiva
Programa: Engenharia Oceanica
A emissao de vortices das Agulhas e um importante processo na conexao entre
os oceanos Indico e Atlantico. Eles transportam aguas quentes e salinas que alimen-
tam o ramo superficial da Celula de Revolvimento Meridional. Estudos anteriores
sugerem que a maioria desses vortices decai e difunde seus nucleos no interior do
giro subtropical, enquanto alguns supoe-se que cruzem inteiramente a largura do
Atlantico Sul e atinjam a Corrente do Brasil. Neste estudo rastreamos 90 vortices
das Agulhas entre 1992 e 2010 utilizando dados combinados de altimetria multi-
satelital. Um deles cruzou o Atlantico Sul ate a borda oeste, em uma jornada de
mais de 5500 km, por cerca de 3,5 anos, capturou derivadores de superfıcie, foi
amostrado por perfiladores Argo e passou por uma linha de fundeio instrumentada
com correntografos instalada 150 km ao sul do Cabo Frio. Este vortice interagiu
com a Corrente do Brasil e com ciclones locais produzindo um jato de 1,2 m/s, tres
vezes a velocidade media local. Esta e a primeira evidencia direta da chegada de um
vortice das Agulhas a borda oeste do Atlantico Sul. Outros dois vortices da Agulhas
foram amostrados por perfiladores Argo e sondas XBT. Em um deles e revelada a
presenca de duas aguas modais que se preservaram ao longo de 1 ano de amostra-
gem contınua. No outro vortice, secoes de temperatura, obtidas em tres cruzeiros no
intervalo de 1 ano, mostram o nucleo com uma estrutura lenticular preenchida com
agua modal. Este ultimo e tambem amostrado por perfiladores Argo que mostram a
persistencia da agua modal ate a costa brasileira. A despeito de seu decaimento, os
vortices das Agulhas foram capazes de transportar aguas modais por mais de 4000
km ate a Bacia do Brasil. Nossas analises dos dados altimetricos sugerem que ao
menos mais tres vortices podem ter atingido a Corrente do Brasil.
vii
Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Doctor of Science (D.Sc.)
DO AGULHAS RINGS COLLIDE WITH THE BRAZIL CURRENT?
Luiz Alexandre de Araujo Guerra
December/2011
Advisor: Afonso de Moraes Paiva
Department: Ocean Engineering
The shedding of Agulhas rings is an important process in the connection between
the Indian and Atlantic oceans. They transport warm, salty waters that feed the
surface limb of the Meridional Overturning Circulation. Earlier studies suggest that
most of these rings decays and diffuses their cores within the Subtropical Gyre,
while some are supposed to cross the entire width of the South Atlantic and reach
the Brazil Current. In this study we tracked 90 Agulhas rings between 1992 and 2010
using merged satellite altimetry data. One ring crossed the South Atlantic to the
western boundary, on a journey of over 5500 km, for about 3.5 years, captured surface
drifters, was sampled by Argo profilers and underwent an instrumented mooring line
with corrent meters deployed 150 km south of Cabo Frio. This ring interacted with
the Brazil Current and local cyclones producing a jet of 1.2 m/s, three times the
local average velocity. This is the first direct evidence for the arrival of an Agulhas
ring to the western boundary of the South Atlantic. Other two Agulhas rings were
sampled by Argo profilers and XBT probes. In one of them is revealed the presence
of two mode waters that have been preserved over 1 year of continuous sampling.
On the other ring, sections of temperature, obtained on three cruises in the range of
1 year, show the lenticular core with a structure filled with mode water. The latter
is also sampled by Argo profilers that show the persistence of mode water towards
the Brazilian coast. Despite their decay, the Agulhas rings were able to transport
mode waters for over 4000 km to the Brazil Basin. Our analysis of altimetric data
suggest that at least three more rings may have reached the Brazil Current.
viii
Sumario
Lista de Figuras xi
Lista de Tabelas xv
1 Introducao 1
1.1 Preambulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Retroflexao das Agulhas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Caracterısticas dos Vortices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Translacao e Duracao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.5 Interacao com o Relevo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.6 A Corrente do Brasil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.7 Avanco do conhecimento - Influencia no clima . . . . . . . . . . . . . 8
1.8 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 Colisao de um vortice das Agulhas com a Corrente do Brasil 12
2.1 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2 Introducao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3 Dados e Metodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.1 Seguindo Vortices das Agulhas . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.2 Derivadores de Superfıcie e Perfiladores Argo . . . . . . . . . . 18
2.3.3 Dados de Corrente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.4 Modelo Numerico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4 Resultados e Discussao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.5 Sumario e Conclusoes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3 Transporte de aguas modais por vortices das Agulhas 31
3.1 Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2 Introducao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.3 Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3.1 Rastreio de vortices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3.2 Amostragem dos vortices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.3 Propriedades dos Vortices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
ix
3.4 Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.4.1 Vortice Ana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.4.2 Vortice Eliza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.5 Discussao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.5.1 Origem das aguas modais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.5.2 Decaimento dos vortices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.5.3 Transporte de aguas modais por longas distancias . . . . . . . 52
3.6 Conclusoes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4 Conclusoes 58
4.1 Consideracoes finais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Referencias Bibliograficas 63
x
Lista de Figuras
1.1 Imagem POES da temperatura da superfıcie do mar, em 10-Mar-
2007 13:00 UTC, mostrando ocorrencias de vortices na costa sudeste
brasileira. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1 Contornos de Okubo-Weiss de −0.2σW , onde σW e o desvio padrao
do parametro OW, superposto nos campos de AAS (em metros) e
velocidade geostrofica. O Vortice Lilian e precisamente identificado
pelo criterio W como a AAS positiva localizada em aproximadamente
26◦S e 36◦W. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Acompanhamento de vortice e propriedades. (a) Caminhos dos
vortices das Agulhas ao longo do Atlantico Sul de 1992 a 2009 base-
ados nos dados altimetricos. Cırculos vermelhos mostram o caminho
do Vortice Lilian desde sua origem ate sua passagem pelo local do
fundeio (triangulo amarelo), localizado no eixo da Corrente do Bra-
sil. (b) Caminho do Vortice Lilian e derivadores de superfıcie GDP
capturados por ele. (c) Valores de AAS de todos os vortices das
Agulhas seguidos (pontos azuis) em funcao da longitude, com a curva
media em verde, barras verticais indicando um desvio padrao e a AAS
do Vortice Lilian destacada em vermelho. Os quadros inseridos na
figura mostram os perfis de temperatura e salinidade (vermelho para
dado do perfilador Argo e azul para climatologia) na longitude 13◦W
(posicao indicada pela seta azul). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3 Trajetoria do Vortice Lilian pelo Atlantico evidenciado pela AAS (em
metros) e contornos do parametro Okubo-Weiss (−0.2σW ). O vortice
pode ser acompanhado inequivocamente desde sua origem na retro-
flexao ate atingir a Corrente do Brasil. . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
xi
2.4 Vortice Lilian se aproximando da Corrente do Brasil e interagindo
com dois ciclones, como visto nos mapas de AAS da altimetria por
satelite. As setas mostram a anomalia da velocidade geostrofica na
superfıcie. O triangulo amarelo marca a posicao da linha de fundeio.
Lilian e a anomalia positiva (vermelha) localizada em 38◦W e 25,5◦S
no painel superior da esquerda, que se move na direcao noroeste para
o local do fundeio ate 12-Jul, e entao para sudoeste ensanduichado
entre os dois ciclones, ou anomalias negativas (azuis) . . . . . . . . . 25
2.5 Velocidades registradas na linha de fundeio. (a) Perfis verticais
medios da Corrente do Brasil - azul para zonal e vermelho para velo-
cidades meridionais. (b) Serie temporal da intensidade e direcao da
velocidade na superfıcie. (c) Anomalia de velocidade zonal - u′ e (d)
meridional - v′ - tons azuis indicam anomalias negativas (para sul) e
tons vermelhos, anomalias positivas (para norte). . . . . . . . . . . . 26
2.6 Serie temporal da anomalia da velocidade meridional v′ (em m/s)
registrada da superfıcie ate o fundo, mostrando a inversao do escoa-
mento durante a passagem do Vortice Lilian. . . . . . . . . . . . . . . 28
2.7 Vortice Lilian representado pela simulacao numerica. (a) Imagem de
temperatura da superfıcie do mar do satelite GOES 11-12 de 24-Jul-
2006 sobreposta pela corrente total superficial resultante da rodada do
modelo HYCOM. A Corrente do Brasil e evidenciada pelo jato quente
(tons de vermelho) para sudoeste, que termina em uma estrutura
com forma de cogumelo que corresponde ao ciclone mais setentrional
a direita, e ao Vortice Lilian a esquerda do jato. (b) Velocidades
normais a secao marcada pela linha tracejada no painel da esquerda
- tons azuis sao velocidades absolutas negativas (para sul) e tons
vermelhos sao positivas (para norte). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1 Profundidade media da termoclina, em metros, representada pela iso-
terma de 10◦C, baseada nos dados da climatologia anual do World
Ocean Atlas 2009. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2 Campo medio da gravidade reduzida calculado com as medias clima-
tologicas anuais de temperatura e salinidade do World Ocean Atlas
2009. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3 Trajetorias do vortice Ana e dos perfiladores Argo. As estrelas mar-
cam as posicoes onde os perfiladores amostraram dentro do vortice. . 38
xii
3.4 As secoes de temperatura e salinidade construıdas a partir dos dados
medidos pelo perfilador Argo 1900487 permitem a visualizacao das
espessas termostatas, e respectivas halostatas, que indicam as aguas
modais entre as isotermas 16–17◦C e 12–13◦C. As linhas verticais
tracejadas indicam o perıodo em que o perfilador Argo foi capturado
pelo Vortice Ana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.5 Profundidade da termoclina representada pela isoterma de 10◦C ao
longo do caminho do Vortice Ana. A linha azul marca a profundi-
dade da termoclina no centro do vortice calculada com o modelo de
duas camadas. A linha vermelha mostra a profundidade media anual
da termoclina. Os pontos coloridos representam a profundidade da
isoterma de 10◦C medida pelos perfiladores Argo no interior do vortice. 41
3.6 Caminho do Vortice Eliza ate a costa brasileira. Painel superior:
Os cırculos brancos denotam a posicao do centro do Vortice Eliza nos
mapas semanais de altimetria entre 19/09/2007 e 03/11/2010. Os
cırculos vermelhos indicam as posicoes do vortice quando foi amos-
trado em tres diferentes cruzeiros da linha AX18, respectivamente, em
fevereiro e julho de 2009 e janeiro de 2010. Os pontos azuis mostram
os lancamentos de XBT realizados nos cruzeiros da linha AX18. Pai-
nel inferior: Mapas de AAS na data em que o vortice foi amostrado
com perfiladores XBT, cujas posicoes de lancamento sao indicadas
pelos pontos pretos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.7 Secao de temperatura do Vortice Eliza em 31 de janeiro de 2010.
A secao mostra a estrutura lenticular da agua modal entre 16–17◦C
no interior do vortice. A linha vermelha marca a profundidade da
isoterma de 10◦C na climatologia anual do World Ocean Atlas 2009. . 43
3.8 Secao de salinidade do Vortice Eliza em 31 de janeiro de 2010. A
secao mostra a estrutura lenticular da agua modal entre 35,6–35,7◦C
no interior do vortice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.9 Secao de velocidade geostrofica do Vortice Eliza em 31 de janeiro de
2010. As isolinhas de velocidade estao em metros por segundo. . . . . 45
3.10 Temperatura da superfıcie do mar na trajetoria do vortice Ana. As
curvas se referem aos valores da climatologia sazonal WOA09. Apenas
no verao austral nao se observa temperaturas menores ou iguais a 17◦
na Bacia do Cabo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.11 Temperatura media da superfıcie do mar, em graus Celsius, para
a Bacia do Cabo. Os valores se referem a climatologia sazonal de
inverno do WOA09. A isoterma de 17◦C esta assinalada em azul. . . 51
xiii
3.12 Curvas de decaimento dos Vortices Ana e Eliza. Ao fundo ve-se a
curva media de decaimento dos 90 vortices das Agulhas seguidos e as
barras verticais de 1 desvio padrao. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.13 Trajetoria do Vortice Eliza entre a secao XBT de 31/01/2010 e a
costa brasileira. Os triangulos marcam as posicoes dos perfis Argo
que amostraram a agua modal de 17◦C no vortice. . . . . . . . . . . . 55
3.14 Perfis de temperatura medidos pelas boias Argo no interior do Vortice
Eliza ate a costa brasileira. Os perfis na cor azul apresentam um
deslocamento na temperatura e foram coletados pelo Argo 3900486.
Os demais sao plotado na cor amarela. O perfil na cor vermelha e
o perfil mais ao norte, coletado pelo Argo 3900486 em 23/11/2010,
e ajustado linearmente para a temperatura da termostata. A linha
tracejada vertical marca a temperatura da termostata em 16, 5◦C. . . 56
xiv
Lista de Tabelas
2.1 Derivadores de superfıcie capturados pelo Vortice Lilian ao longo de
sua trajetoria pelo Oceano Atlantico Sul. . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1 Parametros utilizados no modelo de duas camadas com gravidade re-
duzida. Os valores de g′ e h1 sao obtidos da climatologia WOA09. Do
mapa altimetrico correspondente ao dia da perfilagem pelas sondas
XBT e extraıdo o valor de η′. A profundidade h1 no centro do vortice
e calculada a partir do modelo. E o valor de h0 equivale a profun-
didade maxima da termoclina no vortice em relacao a profundidade
climatologica h1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2 Raios do Vortice Eliza (em quilometros) de acordo com os criterios
de definicao adotados. Os subscritos referem-se aos criterios: 1) o
raio do anel de maxima velocidade; 2) o raio da isolinha fechada de
AAS; 3) o raio obtido com o ajuste da curva gaussiana; e 4) o raio da
camada de agua modal de 17◦C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.3 Valores de volume (1012 m3) e energia potencial disponıvel (1015 J)
calculados para o Vortice Eliza para as tres amostragens utilizando-se
as diferentes definicoes do raio, conforme o subscrito. Os subscritos
referem-se aos criterios: 1) o raio do anel de maxima velocidade; 2)
o raio da isolinha fechada de AAS; 3) o raio obtido com o ajuste da
curva gaussiana; e 4) o raio da camada de agua modal de 17◦C. . . . 47
3.4 Parametros de vortices da Confluencia Brasil-Malvinas e das Agulhas.
Foram utilizados com limites dos vortices a isoterma de 10◦C e o anel
de maxima velocidade. No final da tabela sao apresentados os valores
do Vortice Eliza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
xv
Capıtulo 1
Introducao
1.1 Preambulo
O processo de meandramento e formacao de vortices da Corrente do Brasil tem sido
estudado ate a presente data considerando-se apenas fatores intrınsecos ao proprio
escoamento e a bacia por onde flui. Considerar a contribuicao da chegada de vortices
de origem longınqua a regiao da Corrente do Brasil significa acrescentar mais uma
fonte de energia e vorticidade ate entao ignorada.
A ideia de que vortices das Agulhas atingem o domınio da Corrente do Brasil
e, de alguma forma, interferem na circulacao da regiao tem sido especulada em
alguns artigos ja publicados. Entretanto, em nenhum deles encontram-se evidencias
diretas de que isto realmente aconteca. Estudos pioneiros que analisaram dados
altimetricos mono-missao mostraram vortices das Agulhas que se aproximavam do
litoral brasileiro e desapareciam a uma distancia de cerca de 1000 km. Somente com
o advento da altimetria multi-satelite, e que foram produzidos novos conjuntos de
dados com melhor resolucao espacial e temporal, e com correcoes mais acuradas.
Analises recentes baseadas nestes dados apresentam novas evidencias da chegada de
vortices e de sua interacao com a Corrente do Brasil. O presente estudo se baseia
nessas evidencias e visa investigar a influencia desse aporte de energia na dinamica
da Corrente do Brasil.
Vortices possuem a capacidade de transportar em seu nucleo massas de agua
que guardam caracterısticas da zona de formacao. Dados de diversos cruzeiros hi-
drograficos revelaram a presenca no interior de vortices das Agulhas de espessas
camadas isopicnais originarias da zona da Retroflexao das Agulhas. Esses volu-
mes transportados pelos vortices das Agulhas modificam a termoclina do Oceano
Atlantico Sul e parte tem como destino o Atlantico Norte, completando o balanco
da circulacao termohalina global.
No presente estudo destacamos as seguintes questoes:
1
1. Os vortices oceanicos formados na Retroflexao da Corrente das Agulhas cru-
zam o Atlantico Sul e chegam a costa brasileira? Com que frequencia? Existe
algum perıodo e regiao preferenciais?
2. Como os vortices se transformam ao longo do caminho ate chegarem a costa
do Brasil?
3. Ao chegarem a costa brasileira, de que forma eles interagem com a Corrente
do Brasil?
4. Por que alguns vortices chegam e os outros nao?
5. De que forma os vortices oriundos das Agulhas contribuem para o balanco de
energia cinetica e variabilidade do escoamento na regiao oeste do Atlantico
Sul?
6. Os vortices das Agulhas tem capacidade de transportar aguas de seu local de
origem ate a Bacia do Brasil?
Se confirmada a importancia dessa nova fonte de energia e vorticidade, deve-se
questionar, por exemplo, o emprego de modelos hidrodinamicos de area limitada no
estudo da atividade de mesoescala da Corrente do Brasil em termos realistas, em
detrimento do uso de grades que cubram todo o Oceano Atlantico Sul e de condicoes
de contorno que propiciem a correta simulacao da Retroflexao das Agulhas.
Outro ponto que merece destaque e o interesse economico gerado pela crescente
atividade de prospeccao e explotacao de hidrocarbonetos na costa brasileira. A ins-
talacao de estruturas, bem como a realizacao de operacoes rotineiras, sao por demais
impactadas pelas correntes oceanicas. Uma possıvel intensificacao da corrente, ou a
inversao do sentido do escoamento, relacionados ao crescimento de um meandro ou
vortice tem grande importancia nos cenarios de projeto. Desta forma, a chegada de
grandes vortices oceanicos de origem longınqua tambem pode impactar as atividades
humanas em curso na costa brasileira.
1.2 Retroflexao das Agulhas
A Corrente das Agulhas e a corrente de contorno oeste que fecha o giro subtropical do
Oceano Indico. Ela flui para sul ao longo da costa leste africana, contorna o extremo
sul do continente e se projeta no Atlantico entre as longitudes 16◦E e 20◦E, de onde
retroflete no sentido anti-horario, e retorna para o Oceano Indico (LUTJEHARMS
e VAN BALLEGOOYEN, 1988).
O giro anti-ciclonico com diametro medio de 341 ± 72 km (LUTJEHARMS,
1981), que marca o retorno da Corrente das Agulhas ao Oceano Indico, recebe o
2
nome de Retroflexao das Agulhas. Este e um dos sistemas mais energeticos do
oceano mundial, possuindo grande importancia na ligacao entre o Oceano Indico e
o Oceano Atlantico (DE RUIJTER et al., 1999; MATANO e BEIER, 2003).
De sua terminacao oeste, sao emitidos vortices quentes que derivam atraves do
Oceano Atlantico Sul inicialmente na direcao noroeste. Esses vortices transferem
energia e massas de agua com temperatura e salinidade caracterısticas do Oceano
Indico para o giro subtropical do Atlantico Sul. Embora da retroflexao sejam emiti-
dos vortices a cada dois meses em media (LUTJEHARMS, 1996), sua emissao nao e
contınua, nem periodica, e existem perıodos em que ela sequer ocorre (GONI et al.,
1997).
1.3 Caracterısticas dos Vortices
Frequentemente encontramos na literatura a designacao anel das Agulhas em re-
ferencia aos vortices anticiclonicos emitidos pela retroflexao. Segundo OLSON
(1991), o termo anel foi cunhado por Fuglister nos anos 1970 a partir da observacao
de vortices circundados por uma estreita faixa de aguas quentes da Corrente do
Golfo. Da mesma forma, vortices das Agulhas recem emitidos apresentam um anel
superficial com agua quente herdada da Corrente das Agulhas (CHAPMAN et al.,
1987; LUTJEHARMS e GORDON, 1987). No entanto, a intensa troca de calor
entre oceano e atmosfera e a mistura promovida pela tensao do vento na regiao des-
troem rapidamente a assinatura termica superficial dos vortices (MEY et al., 1990;
WALKER e MEY, 1988).
O diametro medio dos vortices das Agulhas junto a zona de formacao e de 307
km (LUTJEHARMS e VAN BALLEGOOYEN, 1988) e nao ha indicativo de que
haja variacao sazonal do seu tamanho (WITTER e GORDON, 1999). A regiao da
Retroflexao das Agulhas e uma zona bastante perturbada onde anomalias da altura
da superfıcie do mar de aproximadamente 1 m e correntes muito intensas sao fre-
quentes. Por exemplo, a primeira vez em que se empregou um perfilador de corrente
LADCP (do ingles lowered acoustic Doppler current profiler) em um levantamento
hidrografico de um vortice recem emitido foram registradas velocidades de 1 m/s
proximo a superfıcie, e uma estrutura que se estendia ate o fundo, com valores de
0,1 m/s a 4500 m de profundidade (VAN AKEN et al., 2003).
Os vortices das Agulhas estao entre os mais energeticos do oceano global. O fluxo
de energia devido a apenas um vortice das Agulhas equivale a 7% da contribuicao
anual do vento sobre toda a regiao da bacia coberta pelo giro subtropical do Atlantico
Sul (OLSON e EVANS, 1986).
3
1.4 Translacao e Duracao
O emprego de navios em longos monitoramentos desses vortices nao e viavel, uma
vez que se propagam por milhares de quilometros ao longo de mais de 3 anos.
Os primeiros estudos a utilizarem sensoriamento remoto na regiao da retroflexao
fizeram uso de imagens termais obtidas com sensores passivos (LUTJEHARMS,
1981). Entretanto, notou-se que a persistencia da cobertura de nuvens na regiao
da Retroflexao das Agulhas dificulta a obtencao de boas imagens (HARRIS et al.,
1978; LUTJEHARMS e VAN BALLEGOOYEN, 1988). Associado a isto, ainda
ha o problema da intensa perda de calor para a atmosfera que elimina o contraste
termal das feicoes com as aguas adjacentes (MEY et al., 1990; WALKER e MEY,
1988), fazendo com que so seja possıvel identifica-las, via temperatura da superfıcie
do mar, por um perıodo muito curto comparado a sua duracao.
Embora os vortices das Agulhas percam a assinatura termica superficial, mantem
uma assinatura na altura da superfıcie do mar. Eles podem usualmente ser identifi-
cados por valores positivos da anomalia da altura da superfıcie do mar, enquanto se
movem para oeste no Atlantico Sul (BYRNE et al., 1995; VAN BALLEGOOYEN
et al., 1994), tornando os dados altimetricos especialmente uteis para o estudo dessas
feicoes. Desde a liberacao dos dados do Geosat para uso da comunidade cientıfica, o
acompanhamento da formacao dos vortices e suas trajetorias ao longo do Atlantico
Sul ate a bacia oeste tornou-se possıvel (BYRNE et al., 1995; FU e ZLOTNICKI,
1989; GORDON e HAXBY, 1990).
Apos a analise de um ano de dados do Geosat, GORDON e HAXBY (1990)
estimaram em cinco o numero de vortices emitidos por ano pela retroflexao. O
estudo revelou que os vortices das Agulhas se afastam da zona de formacao no sentido
noroeste, e que apos cruzarem a Cadeia Walvis, continuam sua deriva para oeste
a uma velocidade de 5–8 cm/s, formando um corredor preferencial de translacao
dos vortices com uma largura meridional de 1000 km, na faixa de latitude 20–30◦S.
Dois vortices anticiclonicos identificados como oriundos da Retroflexao das Agulhas
foram acompanhados da Cadeia Meso-Atlantica ate 30◦W. Os autores sugeriram
que os vortices provavelmente se juntariam a Corrente do Brasil.
Utilizando quase tres anos de dados do mesmo satelite, incluindo o perıodo ana-
lisado por GORDON e HAXBY (1990), e dados de temperatura e salinidade de
varios cruzeiros hidrograficos, BYRNE et al. (1995) acompanharam um total de 20
vortices originarios da Corrente das Agulhas, estimaram sua contribuicao de energia
para o Atlantico Sul, estabeleceram uma curva de decaimento e estimaram o tempo
de residencia em 3–4 anos. De acordo com suas analises, os vortices mantem aproxi-
madamente 10% de sua anomalia da altura da superfıcie do mar inicial ao atingirem
a longitude 40◦W. O trem de vortices das Agulhas e parcialmente responsavel pelo
4
nıvel moderado da energia turbulenta (“eddy”) na metade norte da zona entre 25◦S
e 50◦S por toda a bacia (FU, 1996).
As velocidades de translacao observadas em vortices das Agulhas sao maiores
que as previstas para vortices baroclınicos auto-propulsados pelo efeito β (ver NOF
(1981)), o que sugere haver uma combinacao com a adveccao promovida pela cir-
culacao geral do Oceano Atlantico Sul (OLSON e EVANS, 1986). NOF (2008)
propoe um modelo para explicar o excesso de velocidade meridional observado em
vortices das Agulhas jovens, considerando a combinacao com a componente ba-
rotropica sugerida em estudos anteriores. O autor chama de “explosiva” a velocidade
meridional resultante deste efeito, justificando o adjetivo com os valores expressivos
de velocidade para NNW (10 km/d) e o fato do efeito possuir um decaimento rapido,
entre 50–100 dias. Proximos a Cadeia Walvis os vortices diminuem a velocidade,
mas ao ultrapassarem a barreira, assumem um rumo WNW e deslocam-se com velo-
cidade media de 3,8 km/d, sendo apenas metade deste valor devido a auto-propulsao,
e o restante a adveccao (BYRNE et al., 1995).
DE RUIJTER et al. (1999) estudaram a dinamica e o impacto das trocas entre o
Oceano Indico e o Oceano Atlantico. Alem de dados hidrograficos, utilizaram dados
altimetricos provenientes do satelite Topex/Poseidon, dotado de radares altımetros
mais precisos que os disponıveis ate entao. Embora tenham acompanhado diversos
vortices que cruzaram o Atlantico Sul ate o lado oeste, nao observaram a chegada
desses a Corrente do Brasil, uma vez que o sinal deles desaparecia quando ainda
estavam a varias centenas de quilometros do litoral brasileiro. Porem, sugerem que
os vortices interagem de alguma maneira com a Corrente do Brasil, provavelmente
fornecendo um subito pulso de transporte, que poderia se propagar para jusante
interferindo na Confluencia Brasil-Malvinas. Destacam a influencia dos vortices na
circulacao do Atlantico Sul e especulam uma influencia na estratificacao global e na
circulacao termohalina.
1.5 Interacao com o Relevo
Dois dos vortices acompanhados por GORDON e HAXBY (1990) tem suas veloci-
dades reduzidas e trajetorias defletidas quando alcancam a isobata de 4000 m no
flanco leste da Cadeia Walvis. A resposta dos vortices ao relevo submarino indica
que tratam-se de vortices bastante profundos ou que o escoamento em que estao
embebidos sofre influencia do fundo acidentado. Um dos vortices e cortado por uma
secao CTD (Conductivity, Temperature, Depth) realizada pelo navio de pesquisa
Discovery entre abril e maio de 1987. Nos primeiros 1000 m nota-se uma deflexao
na termoclina e na haloclina associada a presenca do vortice. A isoterma de 10◦C
mergulha de 320 m ate 520 m, na regiao central do vortice, e esta deflexao carac-
5
terıstica das isolinhas pode ser percebida pelo menos ate os 4000 m de profundidade.
OLSON e EVANS (1986) calcularam as velocidades superficiais a partir de dados
hidrograficos e compararam com as velocidades estimadas a partir de derivadores de
superfıcie. As trajetorias dos vortices acompanhados sugerem que sofrem influencia
direta do relevo submarino ou indiretamente atraves da interacao entre a corrente
em que estao embebidos e a topografia do fundo.
BYRNE et al. (1995) mostraram uma secao meridional da Cadeia Walvis e a
distribuicao da passagem de vortices por latitude. A Figura 7, apresentada por
esses autores, sugere que os vortices cruzam a cadeia preferencialmente sobre os
vales.
1.6 A Corrente do Brasil
A Corrente do Brasil e a corrente de contorno oeste que se origina a partir da
bifurcacao do ramo sul da Corrente Sul Equatorial, ao sul de 10◦S (PETERSON e
STRAMMA, 1991; STRAMMA et al., 1990; STRAMMA, 1991; WIENDERS et al.,
2000), e flui junto a margem continental, estendendo-se ate aproximadamente 35◦S,
onde conflui com a Corrente das Malvinas e se separa da costa, fechando o Giro
Subtropical do Atlantico Sul (GONI e WAINER, 2001). Embora as correntes de
contorno oeste se caracterizem por seus fluxos intensos, estreitos e bem definidos,
a Corrente do Brasil apresenta velocidades e volumes de transporte modestos se
comparados a Corrente do Golfo, sua congenere no Atlantico Norte (DA SILVEIRA
et al., 2000; GARFIELD III, 1990).
Enquanto flui para sul, a Corrente do Brasil desenvolve meandros que eventual-
mente se fecham em vortices (SIGNORINI, 1978). Notadamente, ao largo de Vitoria,
do Cabo de Sao Tome, do Cabo Frio e ao longo da Bacia de Santos tem sido ob-
servados de forma recorrente (Figura 1.1). Esse autor sugere que o mecanismo para
a geracao dessas instabilidades pode estar relacionado as anomalias topograficas do
Banco de Abrolhos, e que outra possıvel causa para as instabilidades na Corrente do
Brasil possa ser a abrupta mudanca na direcao da plataforma continental proximo
a 23◦S.
Diversos estudos visaram elucidar o mecanismo pelo qual se da a intensa ativi-
dade de mesoescala associada ao escoamento da Corrente do Brasil. Foram propostos
modelos conceituais de conservacao de vorticidade potencial, passando por instabili-
dade barotropica ate chegar ao modelo atual de interacao entre a Corrente do Brasil
e a subjacente Corrente de Contorno Intermediaria, desenvolvendo condicoes para
ocorrencia de instabilidade baroclınica (CALADO, 2001; CAMPOS et al., 1995; DA
SILVEIRA et al., 2008; FERNANDES et al., 2009; MANO et al., 2009). Embora
apresentem abordagens diferentes, os estudos realizados ate o momento tem em co-
6
Figura 1.1: Imagem POES da temperatura da superfıcie do mar, em 10-Mar-200713:00 UTC, mostrando ocorrencias de vortices na costa sudeste brasileira.
7
mum o fato de levarem em conta apenas o proprio sistema Corrente do Brasil e
seus contornos como fonte de energia e vorticidade para explicar a variabilidade e a
atividade de mesoescala observada na corrente. No presente estudo buscamos levan-
tar algumas questoes sobre a insercao do sistema Corrente do Brasil na circulacao
geral do Atlantico Sul e a contribuicao externa de energia para a variabilidade de
mesoescala associada a Corrente do Brasil.
1.7 Avanco do conhecimento - Influencia no clima
Nos anos 1990, com o advento da altimetria satelital, o estudo dos vortices das
Agulhas ganhou novo folego. Varios artigos foram publicados e a ideia de que os
vortices das Agulhas seriam capazes de cruzar o oceano e colidir com a borda oeste
foi aventada, apesar das grandes limitacoes dos dados disponıveis. Com a entrada em
operacao do Topex/Poseidon, em 1992, pela primeira vez conseguiu-se medir a altura
da superfıcie do mar com um erro inferior a variabilidade do fenomeno. Isto se deu
em virtude do aperfeicoamento dos radares altımetros e de um melhor controle de
orbita. Outro ponto importante a se considerar e a maior duracao da serie de dados
altimetricos do Topex/Poseidon que permitiu um acompanhamento mais extensivo
dos vortices (GONI et al., 1997; GRUNDLINGH, 1995; SCHOUTEN et al., 2000;
WITTER e GORDON, 1999). O desenvolvimento de conjuntos de dados multi-
satelitais possibilitou avancar mais, contando com series contınuas, e cada vez mais
longas, de dados com resolucao espaco-temporal melhoradas, e com novas correcoes
que aumentavam a precisao das medicoes.
Nos ultimos anos, a comunidade cientıfica voltou-se para o problema do aqueci-
mento global e novamente o Grande Sistema das Agulhas1 ganhou importancia em
virtude do papel no controle da celula de revolvimento meridional (MOC, do ingles
Meridional Overturning Circulation) no Atlantico, com consequencias remotas. Di-
versos estudos tem sido publicados e procuramos referenciar alguns deles nesta tese.
Recentemente publicado na revista cientıfica Nature, um estudo de revisao (BEAL
et al., 2011) apresenta e discute os principais avancos nessa area e expoe os desafios
a superar em termos de conhecimento do fenomeno com enfoque global.
Os vortices das Agulhas sao a principal componente do chamado vazamento
1O termo Grande Sistema das Agulhas (numa traducao livre de “Greater Agulhas System”) foicunhado pelo Dr. Johann R. E. Lutjeharms, professor emerito da University of Cape Town, falecidoem 08 de junho do corrente ano, para se referir ao sistema formado pela corrente, sua retroflexao,incluindo as transferencias entre o Indico e o Atlantico. Ele foi sem duvida o grande responsavelpor mostrar a importancia da Corrente das Agulhas para as comunidades de oceanografia e deestudos climaticos. Seu legado inclui, alem dos inumeros discıpulos, um incontavel numero deartigos cientıficos, e um trabalho de revisao bastante completo publicado na forma de livro pelaSpringer em 2006, e intitulado The Agulhas Current. Para mais informacoes sobre as contribuicoesdo Prof. Lutjeharms, ver DE RUIJTER et al. (2011).
8
das Agulhas, que alimenta o ramo superior da MOC no Oceano Atlantico com
aguas quentes e salinas originarias do Oceano Indico (DE RUIJTER et al., 1999;
GORDON, 1986). As trocas entre os oceanos Indico e Atlantico sao dominadas por
uma dinamica de mesoscala (BOEBEL et al., 2003; SCHOUTEN et al., 2000).
O campo de ventos em escala de bacia possui um papel importante no controle
da Retroflexao das Agulhas (DE RUIJTER et al., 1999). A posicao do rotacional
nulo do vento influencia a variabilidade do vazamento (BIASTOCH et al., 2009)
que pode ir de escalas interanuais (WITTER e GORDON, 1999) a decadais (BIAS-
TOCH et al., 2008). Este aporte esta diretamente ligado ao aumento das taxas de
evaporacao que tem consequencias no forcamento da MOC e nos padroes climaticos
locais e globais (DE RUIJTER et al., 1999; WEIJER et al., 2002). Registros fos-
silıferos da regiao da retroflexao indicam que houve alternancia entre resfriamento
das aguas com transicao para nıveis subantarcticos durante perıodos glaciais e aque-
cimento pela ocorrencia do vazamento das Agulhas nos ultimos 450 mil anos (RAU
et al., 2002).
O Oceano Atlantico Sul e o unico no planeta a apresentar um fluxo de calor para
o equador, alimentando o Atlantico Norte (HASTENRATH, 1982). A razao deste
fluxo invertido esta ligada ao aporte de agua quente em uma latitude subtropical
(GORDON, 1986). A producao e exportacao de Agua Profunda do Atlantico Norte
(APAN) e compensada parcialmente pelo ramo quente da MOC no Atlantico Sul
(GORDON, 1986).
Desde os anos 1980 tem havido aumento da temperatura no sistema das Agulhas,
devido a intensificacao do vento com deslocamento do maximo para sul (ROUAULT
et al., 2009). Este deslocamento se traduz num aumento do vazamento das Agulhas
(BIASTOCH et al., 2009). Este aumento do vazamento tem implicacoes sobre a
estabilizacao da MOC no Atlantico que pode ser um contraponto a uma tendencia de
desmantelamento da circulacao termohalina em virtude do derretimento das geleiras
na Groenlandia. Maiores detalhes podem ser encontrados em BEAL et al. (2011).
O ponto de interesse aqui e questionar se o bem sucedido acompanhamento de
vortices das Agulhas ate a borda oeste obtido nos dados dos ultimos 16 anos se
deve a uma melhoria da qualidade do conjunto de dados ou se tem havido uma
intensificacao da retroflexao que resulte na emissao de vortices das Agulhas mais
energeticos e, portanto, propensos a lograr sucesso na travessia do Atlantico.
1.8 Objetivos
O foco deste trabalho sao os vortices das Agulhas e sua translacao pelo Oceano
Atlantico Sul em direcao ao continente americano.
Os objetivos especıficos sao:
9
1. Demonstrar que vortices das Agulhas chegam a regiao da Corrente do Brasil
com energia suficiente para afetar de forma significativa o campo de correntes;
2. Demonstrar que os vortices das Agulhas transportam aguas modais por gran-
des distancias desde sua origem na zona da retroflexao ate a Bacia do Brasil.
Para atingir estes objetivos, serao analisados um novo conjunto de dados al-
timetricos constituıdo por um combinado de ate quatro satelites produzido pela
agencia francesa AVISO (Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oce-
anographic data - http://www.aviso.oceanobs.com), juntamente com os resultados
do modelo HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model) rodado pelo HYCOM Con-
sortium, alem de perfis de temperatura e salinidade medidos por perfiladores Argo,
trajetorias de derivadores de superfıcie e um conjunto de dados de corrente medidos
ao largo do Cabo Frio na costa sudeste do Brasil.
Atraves dos campos de anomalia da elevacao de superfıcie serao tracadas as tra-
jetorias dos vortices originarios da Corrente das Agulhas. Serao estabelecidas novas
curvas de decaimento dos vortices, levando em conta o trajeto ate a costa brasileira
e sera estimada a contribuicao de energia para a Corrente do Brasil. Esses dados
tambem serao utilizados para estimar a estrutura vertical dos vortices, atraves da
aplicacao de um modelo de duas camadas com gravidade reduzida. Essas estima-
tivas serao aferidas com a utilizacao de perfis de temperatura e salinidade medidos
por perfiladores Argo. Por fim, serao utilizados registros correntograficos obtidos
proximo a costa brasileira para demonstrar que vortices das Agulhas atingem a
regiao da Corrente do Brasil com energia suficiente para influenciar a circulacao
local.
A tese foi dividida em quatro capıtulos, sendo este primeiro uma introducao
geral em que e apresentada uma breve revisao sobre o problema dos vortices das
Agulhas no Atlantico Sul. Os capıtulos 2 e 3 foram escritos na forma de artigos
para submissao a periodicos com o fim de publicacao. Desta forma, pode haver
certa redundancia na contextualizacao do tema em cada um dos capıtulos. No pri-
meiro deles, o capıtulo 2, e realizado o rastreio de vortices das Agulhas entre 1992
e 2010, sendo um dos vortices acompanhado ate a costa brasileira, tendo sua passa-
gem registrada por um conjunto de correntografos instalado ao largo do Cabo Frio,
obtendo-se assim a primeira evidencia direta da chegada de um vortice das Agulhas
a regiao da Corrente do Brasil. No terceiro capıtulo e analisada a estrutura vertical
de dois vortices e e avaliada a sua capacidade de transportar aguas modais ate a
bacia oeste do Atlantico Sul. No quarto capıtulo, segue-se uma discussao dos re-
sultados alcancados nas diversas analises em que se busca integrar o conhecimento
gerado num contexto mais geral da interacao dos vortices das Agulhas com a Cor-
rente do Brasil e seu papel na circulacao do Atlantico Sul, e por fim, a apresentacao
10
das conclusoes faz o fechamento da tese.
11
Capıtulo 2
Colisao de um vortice das Agulhas
com a Corrente do Brasil
2.1 Resumo
Os vortices das Agulhas sao um componente chave da celula de revolvimento me-
ridional, afetando o clima da Terra atraves da conexao entre os oceanos Indico e
Atlantico. Estudos anteriores sugerem que a maioria desses vortices decaem e es-
palham suas aguas quentes e salinas no interior do giro subtropical do Atlantico
Sul enquanto alguns supoe-se que cruzem inteiramente a largura do Atlantico Sul
e colidam com a Corrente do Brasil. Neste estudo apresentamos evidencias claras,
baseadas em dados combinados de altimetria multi-satelital e apoiadas em medicoes
diretas, de que um vortice cruzou o Atlantico Sul ate a borda oeste, em uma jornada
de mais de 5500 km, por cerca de 3,5 anos. O vortice colidiu com a Corrente do
Brasil, interagiu com ciclones locais, e produziu um jato de 1,2 m/s, contribuindo
para a variabilidade de mesoscala em uma regiao de intensiva exploracao oceanica.
A fim de avaliar a complexa interacao entre o vortice das Agulhas, a Corrente do
Brasil e o par de ciclones, sao tambem analisados resultados de uma integracao de
alta resolucao de extensao global com assimilacao de dados do modelo numerico
HYCOM. Os resultados do modelo sao comparaveis com as series de corrente medi-
das e com dados de sensoriamento remoto, apresentando uma notavel concordancia.
Nossas analises dos dados altimetricos, em que 90 vortices das Agulhas foram segui-
dos entre 1992 e 2009, sugerem que ao menos mais tres vortices podem ter atingido
a Corrente do Brasil durante esse perıodo.
12
2.2 Introducao
A retroflexao, um dos sistemas mais energeticos no oceano mundial, e uma extensao
da Corrente das Agulhas que flui para sul ao longo da costa leste africana. Ela
segue a linha de costa ate o extremo sul do continente, onde se separa da costa e
retroflete em aproximadamente 40◦S e entre 16◦E e 20◦E, fluindo entao para leste
de volta para o Oceano Indico (LUTJEHARMS e VAN BALLEGOOYEN, 1988).
Grandes vortices anticiclonicos, com diametros medio de 307 km (LUTJEHARMS
e VAN BALLEGOOYEN, 1988) e profundidades que podem atingir 4,5 km (VAN
AKEN et al., 2003), emitidos a cada dois meses em media (LUTJEHARMS, 1996)
da Retroflexao das Agulhas. Esses vortices, referidos como aneis ou vortices das
Agulhas, transportam aguas quentes e salinas do Oceano Indico para o Oceano
Atlantico Sul, aumentando as taxas de evaporacao e auxiliando no forcamento da
MOC, afetando padroes climaticos tanto em nıvel local quanto global (DE RUIJTER
et al., 1999; WEIJER et al., 2002).
Apos serem emitidos, os vortices das Agulhas rumam para noroeste embebidos
na Corrente de Benguela no interior da Bacia do Cabo (GARZOLI e GORDON,
1996; GONI et al., 1997). A maioria dos vortices acaba cruzando a Cadeia Walvis
(SCHOUTEN et al., 2000) e ruma para oeste com velocidades de 5 a 8 cm/s entre
25◦S e 35◦S (BYRNE et al., 1995). Eles rapidamente perdem sua assinatura termal
superficial mas mantem um forte sinal positivo de anomalia da altura da superfıcie do
mar (AAS) que pode ser seguido por altimetria satelital enquanto se deslocam para
oeste pela Bacia do Atlantico Sul (BYRNE et al., 1995; FU e ZLOTNICKI, 1989;
GORDON e HAXBY, 1990; GRUNDLINGH, 1995; VAN BALLEGOOYEN et al.,
1994; WITTER e GORDON, 1999). As primeiras analises baseadas em dados do
Geosat puderam identificar os vortices ate 30◦W (BYRNE et al., 1995; GORDON e
HAXBY, 1990). Desde o lancamento da missao TOPEX/Poseidon em 1992, tem sido
possıvel seguir a assinatura dos vortices, ainda que fraca, ate 40◦W (SCHOUTEN
et al., 2000; WITTER e GORDON, 1999).
Os vortices das Agulhas transferem energia e aguas com temperatura e salinidade
tıpicas do Oceano Indico para o giro subtropical no Atlantico Sul. Considerando
as aguas mais rasas que a Agua Intermediaria Antarctica (AIA), o fluxo de agua
do Oceano Indico para o Atlantico por vortices das Agulhas pode ser cerca de 10
a 15 Sv por ano (1 Sv = 106 m3/s) (GORDON e HAXBY, 1990). O giro do
Atlantico Sul recebe agua de termoclina injetada por vortices das Agulhas mais
quentes que aquelas trazidas do ramo sul alimentadas com aguas mais frias e de
baixa salinidade da Passagem de Drake. A razao entre estes fluxos interoceanicos
define as caracterısticas da termoclina do Atlantico Sul (GORDON e HAXBY, 1990).
A assinatura de temperatura da superfıcie do mar alta presente nos vortices
13
das Agulhas logo apos sua emissao e rapidamente destruıda pela intensa troca de
calor com a atmosfera mais fria (MEY et al., 1990; WALKER e MEY, 1988). O
aumento da salinidade na superfıcie devido a evaporacao e a mistura forcada pelo
vento agem para converter gradualmente a agua do Oceano Indico em agua tıpica do
Oceano Atlantico (GORDON e HAXBY, 1990; OLSON et al., 1992). Termostatas e
halostatas associadas com caracterısticas do local de formacao, entretanto, tem sido
identificadas no interior dos vortices (BYRNE et al., 1995; GARZOLI et al., 1999),
indicando que abaixo da superfıcie uma notavel parte do seu conteudo termohalino
original pode ser preservado durante a translacao pelo Atlantico Sul.
Os vortices das Agulhas estao entre os maiores e mais energeticos vortices no
oceano global. Um simples vortice contribui com 7% do aporte anual de energia
do vento sobre toda a Bacia do Atlantico Sul (OLSON e EVANS, 1986). Sua pro-
pagacao pelo Oceano Atlantico Sul gera uma significativa variabilidade interanual
no transporte da camada superior no ramo norte do giro subtropical (mais de 2 Sv
rms para um fluxo medio da ordem de 10 Sv) (GARNIER et al., 2003).
O Oceano Atlantico Sul exerce um papel chave no sistema climatico global
(BEAL et al., 2011), sendo unico por apresentar um fluxo de calor para o equador,
que alimenta o Atlantico Norte (HASTENRATH, 1982). A producao e exportacao de
APAN e parcialmente compensada pela rota superficial de agua quente no Atlantico
Sul conectando os oceanos Indico e Atlantico no extremo sul da Africa (GORDON,
1986). Variacoes no campo de vento influenciam o vazamento das Agulhas e por con-
seguinte as caracterısticas da APAN (BIASTOCH et al., 2009; GORDON, 1986).
A maior parte do vazamento de aguas do Oceano Indico para o Atlantico Sul, o
chamado vazamento das Agulhas, ocorre atraves da emissao de grandes vortices
da Retroflexao das Agulhas (DE RUIJTER et al., 1999; GORDON, 1986; LUT-
JEHARMS, 1996). Esses vortices cruzam o Atlantico Sul espalhando seu conteudo
de massa d’agua e energia ao longo do giro subtropical.
Uma hipotese ja formulada, embora nunca demonstrada, e a de que vortices
das Agulhas possam atingir a regiao da bacia oeste e colidir com a Corrente do
Brasil (AZEVEDO et al.; BYRNE et al., 1995; GORDON e HAXBY, 1990; NOF,
1999), fornecendo energia que poderia disparar anomalias no transporte da corrente.
GARNIER et al. (2003) interpolaram dinamicamente no espaco e tempo os dados das
passagens do TOPEX/Poseidon, de outubro de 1992 a setembro de 1997, usando um
modelo quasi geostrofico capaz de resolver vortices com uma tecnica de relaxacao.
A alta resolucao espaco-temporal (grade horizontal regular com 1/6◦ a cada 3 dias)
permitiu acompanhar cerca de 32 vortices quase continuamente. Dois vortices foram
seguidos passando ao norte da Elevacao do Rio Grande e finalmente colidindo com
a Corrente do Brasil. Um deles derivou pela Corrente do Brasil por varios meses
ate 37◦ S. Este vortice, que foi chamado A2, corresponde ao vortice E2-93 em GONI
14
et al. (1997). Mais recentemente, CHELTON et al. (2011) usaram um algoritmo
automatico para identificar e acompanhar vortices em mapas altimetricos seguindo
contornos fechados de altura da superfıcie. Esse estudo e um aperfeicoamento de
CHELTON et al. (2007), e resultou no acompanhamento de mais de 35000 vortices
com duracao de mais de 16 semanas em todo o planeta. No Atlantico Sul, os
resultados mostram varios vortices das Agulhas colidindo com a costa brasileira.
Neste trabalho apresentamos evidencias diretas da colisao de um vortice das
Agulhas (daqui por diante nomeado Lilian) com a Corrente do Brasil, baseadas em
registros de corrente obtidos por uma linha de fundeio localizada no talude con-
tinental ao sul do Cabo Frio, Brasil. O vortice foi seguido desde sua origem, na
Retroflexao das Agulhas, com mapas de altimetria multi-satelital. Enquanto se des-
locava atraves do Atlantico, capturou derivadores de superfıcie e perfiladores Argo,
cujos dados revelaram o campo de velocidade em torno do vortice e sua estrutura
de massa d’agua. A complexa interacao entre o vortice das Agulhas, a Corrente
do Brasil e dois vortices ciclonicos emitidos pela Corrente do Brasil e investigada
usando-se o sistema de modelagem global de alta resolucao, com assimilacao de da-
dos, baseado no HYbrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) (CHASSIGNET et al.,
2009). A combinacao de diferentes tecnicas e amostragens para investigar o vortice
fornece uma visao robusta e completa da sua vida desde o inıcio ate a dissipacao
embebido na Corrente do Brasil.
O capıtulo e organizado conforme mostrado a seguir. Na secao 2, apresentamos
cada conjunto de dados e tecnicas de analise usadas e como contribuıram para
esclarecer o evento analisado. A secao 3 lida com a descricao do vortice desde
sua evolucao pelo Atlantico ate sua chegada a costa brasileira. A interacao do
vortice com a Corrente do Brasil e vortices ciclonicos e elucidada atraves de uma
analise combinada dos dados de satelite e dados in situ. Resultados de modelo
sao empregados para prover uma ampla visao espaco-temporal. Um sumario dos
resultados e uma avaliacao do seu impacto no conhecimento e provido na secao 4.
2.3 Dados e Metodos
2.3.1 Seguindo Vortices das Agulhas
Analisamos mapas semanais de anomalia da altura da superfıcie do mar (Mapped
Sea Level Anomaly - Delayed Time - Updated) distribuıdos pela AVISO para o
perıodo de Outubro de 1992 ate Julho de 2009 em uma grade Mercator com resolucao
de 1/3◦ × 1/3◦. Os mapas de AAS foram produzidos com dados de altimetria
multi-satelite, relativos a uma media de 7 anos da altura da superfıcie do mar. Os
dados altimetricos multi-satelitais combinados usados no presente estudo provem
15
uma melhor resolucao e reduzem erros sendo mais realistas na representacao das
estatısticas da altura da superfıcie do mar e correntes geostroficas que dados de uma
so missao (DUCET et al., 2000; LE TRAON et al., 1998, 2003). Este conjunto de
dados, que emprega ate quatro satelites, representa melhor as feicoes de mesoescala
no oceano (PASCUAL et al., 2006).
O procedimento de acompanhamento de vortices foi feito manualmente (nenhum
algoritmo automatico foi usado) baseado na identificacao visual de estruturas vorti-
cais coerentes com AAS positiva nas vizinhancas da retroflexao, e apoiado por um
criterio objetivo: o parametro Okubo-Weiss (W ) (OKUBO, 1970; WEISS, 1991).
A origem, a duracao e o decaimento de cada vortice tambem foram documentados.
O acompanhamento visual dos vortices das Agulhas baseado na AAS altimetrica
demonstrou-se possıvel desde a Geosat Exact Repeat Mission (ERM) (BYRNE et al.,
1995; FU e ZLOTNICKI, 1989; GORDON e HAXBY, 1990). O lancamento da
missao TOPEX/Poseidon tornou disponıvel dados altimetricos mais precisos e com
uma melhor resolucao temporal que o Geosat, e SCHOUTEN et al. (2000) usaram
estes dados para acompanhar visualmente 21 vortices das Agulhas entre 1993 e 1996
desde sua origem na retroflexao ate 40◦W. A assuncao basica adotada por esses pri-
meiros estudos, de que AAS positiva observada junto a Retroflexao das Agulhas e
seguidas atraves do Atlantico sao de fato vortices das Agulhas, e confirmada por da-
dos hidrograficos (ARHAN et al., 1999; GONI et al., 1997; VAN BALLEGOOYEN
et al., 1994).
O parametro Okubo-Weiss (OKUBO, 1970; WEISS, 1991) e um criterio fısico
para detectar vortices que leva em conta a importancia relativa da vorticidade e
deformacao em um escoamento bidimensional nao-divergente. Ele e expresso pela
seguinte equacao:
W = S2n + S2
s − ω2, (2.1)
onde as componentes normal e cisalhante da deformacao, e vorticidade sao definidas,
respectivamente, como:
Sn =∂u′
∂x− ∂v′
∂y, Ss =
∂v′
∂x+∂u′
∂y, ω =
∂v′
∂x− ∂u′
∂y.
As componentes anomalas da velocidade superficial foram calculadas a partir
dos gradientes horizontais da AAS altimetrica assumindo-se balanco geostrofico:
u′ = − gf
∂η
∂x, v′ =
g
f
∂η
∂y,
onde η e a AAS, g e a aceleracao da gravidade, e f e o parametro de Coriolis.
ISERN-FONTANET et al. (2003) demonstraram que o parametro Okubo-Weiss
poderia ser usado para identificar e seguir vortices a partir da AAS altimetrica ma-
16
Figura 2.1: Contornos de Okubo-Weiss de −0.2σW , onde σW e o desvio padraodo parametro OW, superposto nos campos de AAS (em metros) e velocidade ge-ostrofica. O Vortice Lilian e precisamente identificado pelo criterio W como a AASpositiva localizada em aproximadamente 26◦S e 36◦W.
peada. O parametro Okubo-Weiss divide o escoamento em regioes dominadas pela
deformacao e regioes onde a vorticidade prevalece. Regioes de alta vorticidade rode-
adas por uma celula de circulacao com altas taxas de deformacao definem um vortice
(ELHMAIDI et al., 1993). Porem, a fim de melhorar a capacidade discriminatoria
do metodo, faz-se necessario estabelecer um limiar para isolar as feicoes vorticais
de um fundo com valores pequenos de |W |. Assim, nucleos de vortices aparecem
como regioes coerentes de W < −0.2σW , areas dominadas pela deformacao como
W > 0.2σW , e o campo de fundo como |W | ≤ 0.2σW , sendo σW o desvio padrao
espacial de W calculado em cada tempo (MCWILLIAMS, 1984; PASQUERO et al.,
2001).
Verificamos que os contornos W identificaram precisamente os vortices das
Agulhas (Figura 2.1), embora outras feicoes possam ser erroneamente assinaladas
como vortices (CHAIGNEAU et al., 2008). Um filtro espacial pode minimizar as
ocorrencias de falsos positivos removendo estruturas de pequena escala, mas tambem
atenuam as assinaturas dos vortices o que causaria impacto no acompanhamento de
vortices de longa duracao (SOUZA et al., 2011). A maioria dos vortices, e Lilian em
particular, puderam ser continuamente seguidos tanto como contornos fechados de
AAS positiva quanto do parametro W . O parametro Okubo-Weiss tem sido usado
com sucesso para estimar a cobertura global de vortices (CHELTON et al., 2007), e
tem tambem se mostrado efetivo em estudos regionais de vortices de longa duracao
(HENSON e THOMAS, 2008; ISERN-FONTANET et al., 2004; MORROW, 2004).
O centro dos vortices foi determinado como a posicao de valor maximo de AAS
17
no interior do anticiclone. Todos os vortices que foram identificados cruzando a
Cadeia Walvis, localizada aproximadamente entre 20◦S-8◦E e 35◦S-5◦W, tiveram
seus caminhos rastreados de volta ate sua origem na Retroflexao das Agulhas, a fim
de certificar que os sinais haviam sido gerados na retroflexao. Esta e uma regiao
de intensa variabilidade da AAS onde a determinacao do exato instante de emissao
do vortice nao e trivial (FERON et al., 1992). Um vortice era considerado emitido
quando podia ser identificado como uma feicao circular coerente com contornos
fechados de AAS e W , isolada da retroflexao. Nosso metodo de identificacao e
acompanhamento de vortices apresentou boa concordancia com estudos anteriores,
tendo identificado os mesmos vortices e respectivas trajetorias (ARHAN et al., 1999;
GARZOLI et al., 1999; SCHOUTEN et al., 2000).
2.3.2 Derivadores de Superfıcie e Perfiladores Argo
Foram usados dados historicos de boias de deriva acompanhadas por satelite, per-
tencentes ao Global Drifter Program (GDP), que possuem qualidade controlada e
sao interpolados para intervalos regulares de 6 h para auxiliar na identificacao dos
vortices (para maiores detalhes ver LUMPKIN e PAZOS (2006)). Derivadores cap-
turados por vortices das Agulhas durante sua jornada pelo Atlantico realizaram vol-
tas anticiclonicas, seguindo aproximadamente isolinhas de AAS, aumentando nossa
confianca no metodo de identificacao usado para seguir os vortices. Os derivadores
usados no acompanhamento do Vortice Lilian ao longo da bacia do Atlantico estao
listados na Tabela 2.1. Dois perfiladores Argo (WMO 1900284 e WMO 1900285)
amostraram o Vortice Lilian na passagem sobre a Cadeia Meso-Atlantica. Estes per-
filadores forneceram perfis de temperatura e salinidade que ajudaram na avaliacao
da estrutura vertical do vortice.
Tabela 2.1: Derivadores de superfıcie capturados pelo Vortice Lilian ao longo de suatrajetoria pelo Oceano Atlantico Sul.
Derivador Inıcio Fim
39682 20/04/2004 20/07/200434390 15/07/2004 10/10/200434390 25/10/2004 10/12/200440008 20/08/2004 13/03/200544175 30/08/2005 15/10/200544175 05/11/2005 01/12/200539624 16/01/2006 10/03/200641290 19/03/2006 23/04/200660357 09/12/2006 26/12/200644053 30/10/2006 15/11/200644053 28/11/2006 03/01/2007
18
2.3.3 Dados de Corrente
Os dados correntograficos foram obtidos de uma linha de fundeio lancada a 150 km ao
sul do Cabo Frio, equipada com um ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) RDI
75 kHz Long Ranger, voltado para cima, instalado a 400 m de profundidade, e quatro
correntografos Aanderaa RCM (Recording Current Meters) nas profundidades 600
m, 800 m, 1200 m e 1564 m. Na superfıcie, uma boia Oceanor Wavescan foi equipada
com um correntogrado Aanderaa DCS 1,5 m abaixo (VOGEL et al., 2010). Os
dados de velocidade foram medidos em intervalos amostrais de 20 minutos. A serie
foi promediada vetorialmente para 1 h e aplicou-se um filtro Butterworth passa-
baixa de 40 h (EMERY e THOMSON, 2004) para remover os sinais de frequencias
proximas a inercial e a de mare.
2.3.4 Modelo Numerico
A interacao entre o vortice das Agulhas e outros dois vortices ciclonicos da Cor-
rente do Brasil, bem como sua estrutura vertical foram avaliados atraves da analise
de resultados de modelo numerico de uma simulacao realista com assimilacao de
dados produzidos pelo HYCOM Consortium (http://hycom.coaps.fsu.edu). Os re-
sultados do modelo numerico sao do sistema de previsao oceanica em alta re-
solucao com assimilacao de dados baseado no HYCOM (CHASSIGNET et al., 2009)
(http://www.hycom.org). O modelo HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model)
(BLECK, 2002; CHASSIGNET et al., 2003; HALLIWELL, 2004), configurado em
uma grade Mercator global com resolucao horizontal equatorial de 1/12o e 32 cama-
das isopicnais, foi forcado por campos atmosfericos resultantes do US Navy Opera-
tional Global Atmospheric Prediction System (NOGAPS), usando formulas bulk. O
modelo assimilou dados de altura da superfıcie do mar de altimetria satelital, tempe-
ratura da superfıcie do mar, e perfis de temperatura e salinidade de uma variedade
de fontes.
2.4 Resultados e Discussao
Nossa analise, baseada em dados altimetricos multi-satelitais combinados da AVISO
de 1992 a 2009, focou nos 90 vortices que identificamos cruzando a Cadeia Walvis.
As trajetorias dos vortices mostradas na Figura 2.2 (a) evidenciam um corredor
bem desenvolvido com cerca de 1500 km de largura atravessando o Atlantico, li-
gando a Africa do Sul a costa brasileira entre 25◦S e 30◦S. Entretanto, a maioria
do vortices perde intensidade antes de chegar a 30◦W e, em concordancia com es-
timativas previas, notamos que apenas alguns vortices cruzam o meridiano 30◦W e
chegam a longitudes proximas a 40◦W. Os vortices que se deslocam mais ao norte
19
parecem ter vida mais curta, comparados aqueles que seguem caminhos mais ao
sul. Dos poucos vortices que cruzaram 30◦W, quatro puderam ser seguidos com os
dados altimetricos ate o domınio da Corrente do Brasil. A estrutura de velocidade
de um destes vortices (Vortice Lilian) foi registrada por varios dias por uma linha
de fundeio instrumentada instalada 150 km ao sul do Cabo Frio.
Durante os 3,5 anos que levou para cruzar o Atlantico Sul e chegar ao local do
fundeio, o Vortice Lilian capturou varios derivadores de superfıcie que realizaram
voltas anticiclonicas (Figura 2.2 (b)). Mesmo apos o Vortice Lilian ter passado pelo
local do fundeio quando ja estava embebido na Corrente do Brasil, tres derivadores
de superfıcie capturados completaram voltas anticiclonicas no seu entorno. Proximo
a Cadeia Meso-Atlantica o vortice foi perfilado varias vezes por duas boias Argo. Os
perfis de temperatura e salinidade medidos por um dos perfiladores em 16 de Marco
de 2005 no interior do vortice sao comparados na Figura 2.2 (c), detalhe) a perfis
medios climatologicos sazonais do World Ocean Atlas 2009 (ANTONOV et al., 2010;
LOCARNINI et al., 2010). A massa de agua intermediaria aprisionada no interior do
vortice e mais quente e salina que a climatologia, enquanto os perfis medidos fora do
vortice (nao mostrados) sao muito similares a climatologia. A anomalia maxima da
temperatura (+5◦C) foi observada aproximadamente na profundiade de 700 m, en-
quanto a anomalia maxima de salinidade (+0,6) foi observada em aproximadamente
600 m. Duas termostatas e respectivas halostatas foram registradas pelo perfila-
dor no interior do vortice (profundidades 120–280 m, temperaturas de 16–17◦C e
salinidades de 35,6–35,7, e profundidades 360–600 m, temperaturas de 12–14◦C, e
salinidade de 35,1–35,3), e foram identificadas como Agua Modal Subtropical do
Oceano Indico (SIMW) (BYRNE et al., 1995; OLSON et al., 1992) e Agua Modal
Subantarctica (SAMW) (MCDONAGH e HEYWOOD, 1999), respectivamente. Es-
tes dados diferem significativamente dos perfis climatologicos e das medidas feitas
pela boia Argo fora do vortice (nao mostradas). Dados hidrograficos de cruzeiros
realizados nas vizinhancas da Retroflexao das Agulhas apresentam sinais da Agua
Modal Subtropical do Oceano Indico com uma termostata caracterıstica de 17◦C
(BYRNE et al., 1995) e uma termostata mais profunda (entre 440 e 580 m de pro-
fundidade) de 12,2◦C com uma halostata correspondente de 35,07–37,10 (GARZOLI
et al., 1999). Esta termostata mais fria esta relacionada a injecao de Agua Super-
ficial Subantartica presente ao sul da Frente Subtropical proximo a retroflexao, e
considera-se que tome parte no processo de emissao de vortices (ARHAN et al.,
1999; LUTJEHARMS e VAN BALLEGOOYEN, 1988).
A curva de decaimento de AAS (Figura 2.2 (c)) mostra que Lilian e um vortice
incomum, com elevacoes mais altas que a media (maior que um desvio-padrao).
Curvas de decaimento similares para vortices das Agulhas foram apresentadas em
estudos previos (BYRNE et al., 1995; SCHOUTEN et al., 2000). A principal di-
20
Figura 2.2: Acompanhamento de vortice e propriedades. (a) Caminhos dos vorticesdas Agulhas ao longo do Atlantico Sul de 1992 a 2009 baseados nos dados al-timetricos. Cırculos vermelhos mostram o caminho do Vortice Lilian desde suaorigem ate sua passagem pelo local do fundeio (triangulo amarelo), localizado noeixo da Corrente do Brasil. (b) Caminho do Vortice Lilian e derivadores de superfıcieGDP capturados por ele. (c) Valores de AAS de todos os vortices das Agulhas se-guidos (pontos azuis) em funcao da longitude, com a curva media em verde, barrasverticais indicando um desvio padrao e a AAS do Vortice Lilian destacada em ver-melho. Os quadros inseridos na figura mostram os perfis de temperatura e salinidade(vermelho para dado do perfilador Argo e azul para climatologia) na longitude 13◦W(posicao indicada pela seta azul).
21
ferenca entre os resultados desses estudos e a curva aqui apresentada e o fato do
conjunto de dados multi-satelitais combinados nos permitir seguir os vortices por
distancias maiores. E interessante notar que a anomalia media nao varia substan-
cialmente apos os vortices cruzarem a longitude 20◦W, enquanto sua variabilidade
diminui um pouco. A AAS do Vortice Lilian ao atingir a Corrente do Brasil e cerca
de 10% do seu valor inicial, indicando que o vortice perdeu a maior parte de sua
energia. Entretanto, a analise dos dados do fundeio mostrara que o Vortice Lilian
ainda era relativamente forte quando comparado a Corrente do Brasil e aos vortices
ciclonicos associados, e ainda capaz de afetar a velocidade e direcao da corrente
medida no local. Durante sua interacao com o escoamento da Corrente do Brasil, o
vortice migrou para sudoeste com o escoamento ate 30◦S, onde seu sinal altimetrico
se perdeu em meio ao campo perturbado pela Confluencia Brasil-Malvinas.
O Vortice Lilian apresenta uma assinatura positiva de AAS bem definida, clara-
mente discernıvel do ambiente (tanto em AAS quanto em W ). Esta caracterıstica
possibilitou o seu rastreio inequıvoco desde sua origem ate atingir o local do fun-
deio. Isto e mostrado na Figura 2.3 para diferentes instantes ao longo da trajetoria
de Lilian. O caminho que registramos para o Vortice Lilian, da origem ate sua
dissipacao ao largo do estado do Rio Grande do Sul, tambem foi acompanhado pelo
algoritmo automatico do estudo de CHELTON et al. (2011) (os dados de trajetorias
dos vortices estao disponıveis em http://cioss.coas.oregonstate.edu/eddies/). Nao
resta duvida de que o sinal que vemos atingir o local do fundeio e aquele do vortice
das Agulhas seguido ao longo do Atlantico, e nao de qualquer vortice gerado local-
mente. Seu sinal de AAS, entretanto, e fortemente atenuado enquanto se aproxima
da Corrente do Brasil sugerindo que o vortice pode ter perdido a maior parte de
sua energia. Como sera mostrado a seguir pelas analises da velocidade geostrofica
derivada e das medicoes diretas no local do fundeio, Lilian e ainda relativamente
forte quando comparado a Corrente do Brasil e seus vortices ciclonicos associados, e
foi capaz de produzir um impacto significativo na intensidade e direcao da corrente
medida no local.
A AAS derivada de satelite e as velocidades geostroficas associadas fornecem
uma ampla visao espacial e temporal da interacao entre o vortice e a corrente.
Enquanto Lilian se aproxima da Corrente do Brasil e do local do fundeio, em 07-Jun-
2006 (Figura 2.4 (a)), ele encontra dois vortices ciclonicos gerados localmente pela
instabilidade da corrente. Apos se posicionar lentamente entre esses dois ciclones,
em 05-Jul (Figura 2.4 (b)), o conjunto formado pelo vortice das Agulhas e os dois
vortices da Corrente do Brasil gira em torno de si mesmo em sentido anti-horario,
movendo-se para o local do fundeio. O ciclone mais ao norte, nesse momento ainda
como um grande meandro da Corrente do Brasil ao largo do Cabo Frio, cruza o
local primeiro; e apos quase um mes, em 02-Ago, (Figura 2.4 (f)) a borda norte de
22
Figura 2.3: Trajetoria do Vortice Lilian pelo Atlantico evidenciado pela AAS (emmetros) e contornos do parametro Okubo-Weiss (−0.2σW ). O vortice pode ser acom-panhado inequivocamente desde sua origem na retroflexao ate atingir a Corrente doBrasil.
23
Lilian comeca tambem a cruzar o local do fundeio. Sua influencia neste local, como
indicada pelas anomalias da velocidade geostrofica na superfıcie, durara por cerca
de 20 dias ate proximo a 23-Ago (Figura 2.4 (i)), quando ha uma transicao para
uma influencia mais forte do segundo ciclone sobre o local do fundeio, tambem um
vortice de Cabo Frio que fora destacado da corrente meses antes. A influencia de
Lilian apresenta um pico em torno de 16-Ago, quando as anomalias de velocidade
superficial mais fortes sao observadas para norte.
Toda esta sequencia de eventos, baseada na AAS derivada dos satelites, e cor-
roborada pelas medicoes in situ, que fornecem uma evidencia direta da chegada
de um vortice das Agulhas a regiao da Corrente do Brasil, atraves de um registro
unico de velocidades ao longo da coluna d’agua. A corrente e fortemente baroclınica,
com velocidade media nula em aproximadamente 400 m (Figura 2.5 (a)). Antes da
chegada do Vortice Lilian, as velocidades na superfıcie (Figura 2.5 (b)) mostram
inicialmente o fluxo relativamente estavel da Corrente do Brasil para sudoeste ate
02-Ago. No inıcio de Agosto, entretanto, com a aproximacao de Lilian, a corrente
decresce subitamente quase a zero no local do fundeio, e entao comeca a aumen-
tar rapidamente, com mudanca de direcao para um escoamento mais zonal e com
velocidades atingindo um pico de mais de 1,2 m/s no meio do mes.
A intensidade do fluxo da Corrente do Brasil torna difıcil perceber a influencia dos
ciclones e de Lilian na analise das velocidades totais. A influencia, entretanto, pode
ser destacada computando-se as anomalias das velocidades zonal (u′) e meridional
(v′) in situ (Figura 2.5 (c) e (d), respectivamente). Um casamento perfeito entre
as anomalias medidas e geostroficas nao e esperado, uma vez que nao se supoe
que o escoamento seja perfeitamente geostrofico, e visto que a resolucao espacial e
temporal dos dados de satelite torna problematica a extracao de series de velocidade
em um ponto. O que se espera dos dados satelitais e uma visao espacial e temporal
ampla dos processos como um todo, enquanto o fundeio fornece velocidade exatas
(com erros de medicao) em um ponto. Os dados do fundeio mostram que ate o
inıcio de agosto, a influencia da borda norte e depois leste do primeiro ciclone e
predominante, como indicado por u′ positiva e v′ negativa. O princıpio de agosto
marca um perıodo de transicao, com u′ e v′ positivas, indicando escoamento para
nordeste, que tambem e sugerido pela Figura 2.4 (f) para o perıodo. De 09-Ago em
diante, a inversao do escoamento, iniciando com u′ negativa e v′ positiva e mudando
entao apos 21-Ago para quase u′ nula e v′ positiva, indica a influencia sobre o local
do fundeio da borda norte e depois leste da AAS positiva associada com o Vortice
Lilian, que neste ponto e ensanduichado entre os dois ciclones (ver paineis inferiores
da Figura 2.4).
Enquanto as anomalias de velocidade associadas com o ciclone possuem uma forte
componente barotropica (pelo menos nos primeiros 400 m), as anomalias durante a
24
Figura 2.4: Vortice Lilian se aproximando da Corrente do Brasil e interagindo comdois ciclones, como visto nos mapas de AAS da altimetria por satelite. As setasmostram a anomalia da velocidade geostrofica na superfıcie. O triangulo amarelomarca a posicao da linha de fundeio. Lilian e a anomalia positiva (vermelha) loca-lizada em 38◦W e 25,5◦S no painel superior da esquerda, que se move na direcaonoroeste para o local do fundeio ate 12-Jul, e entao para sudoeste ensanduichadoentre os dois ciclones, ou anomalias negativas (azuis)
25
Figura 2.5: Velocidades registradas na linha de fundeio. (a) Perfis verticais mediosda Corrente do Brasil - azul para zonal e vermelho para velocidades meridionais. (b)Serie temporal da intensidade e direcao da velocidade na superfıcie. (c) Anomalia develocidade zonal - u′ e (d) meridional - v′ - tons azuis indicam anomalias negativas(para sul) e tons vermelhos, anomalias positivas (para norte).
26
passagem de Lilian sobre o fundeio sao mais baroclınicas. As velocidades medidas
abaixo de 400 m (Figura 2.6) mostram que a influencia do ciclone e forte ate 800 m
pelo menos, e ainda notavel ate 1500 m, enquanto que o sinal associado com o vortice
das Agulhas torna-se fraco abaixo de 400 m. Entretanto, ainda e surpreendente que
sua influencia seja sentida em tais profundidades apos 3,5 anos de duracao e uma
jornada de mais de 5500 km.
As observacoes acima sao reforcadas pela visualizacao dos resultados diarios de
modelo do sistema global assimilativo de dados HYCOM 1/12◦ (CHASSIGNET
et al., 2009), que prove campos de velocidade absoluta para toda a regiao e uma
visao completa tridimensional da interacao entre o vortice, a Corrente do Brasil e os
ciclones. A situacao apresentada acima e bem representada pelo modelo, embora as
velocidades simuladas sejam mais fracas que as observadas. A velocidade intensifi-
cada pelo dipolo chegou a 1,2 m/s, enquanto o modelo previu 0,9 m/s. Escolhemos
apresentar aqui as velocidades absolutas do modelo para o dia 24-Jul-2006, uma
vez que uma imagem de temperatura da superfıcie do mar com alta qualidade esta
disponıvel nessa data para comparacao (Figura 2.7 (a)). O jato superficial associado
com a Corrente do Brasil que flui por entre um dipolo formado pelo ciclone a sua
direita e Lilian a sua esquerda, corresponde bem com a imagem de temperatura
da superfıcie do mar, em que se observa uma feicao em forma de cogumelo. Uma
secao vertical de velocidade do modelo (Figura 2.7 (b)) mostra um escoamento pro-
fundo para sudoeste que se estende ate profundidades intermediarias sobre o talude
continental, associado com a Corrente do Brasil e com a borda leste do ciclone, e
o escoamento mais raso para nordeste associado com a borda leste do vortice das
Agulhas. Os resultados do modelo estao em concordancia com os dados do fundeio
com relacao a extensao vertical dos sinais de ambos os vortices, como visto nos dados
durante a transicao do ciclone para a influencia do vortice das Agulhas.
Medicoes diretas de velocidades da Corrente do Brasil proximo a 23◦S mos-
tram um escoamento para sul acima dos 400 m de profundidade confinado a regiao
proxima ao talude continental e um escoamento para norte da Agua Intermediaria
Antarctica (AIA) abaixo dela (EVANS e SIGNORINI, 1985). O sistema integrado
pela Corrente do Brasil-Corrente de Contorno Intermediaria (CB-CCI) e dominado
pelo primeiro modo baroclınico com uma reversao do escoamento em aproximada-
mente 450 m, uma espessura da CCI de 1200 m e um nucleo de velocidade centrado
em 800 m excedendo 0,30 m/s (DA SILVEIRA, 2004). Dados recentes analisados por
LIMA (2011) mostram que enquanto o sistema CB-CCI e claramente baroclınico no
primeiro modo, seus vortices ciclonicos associados possuem uma forte componente
barotropica, conforme registrado nas nossas medicoes.
AZEVEDO et al. investigaram a interacao vortice-parede entre vortices an-
ticiclonicos nao-lineares com perfil lenticular e bordas continentais em um plano
27
Figura 2.6: Serie temporal da anomalia da velocidade meridional v′ (em m/s) re-gistrada da superfıcie ate o fundo, mostrando a inversao do escoamento durante apassagem do Vortice Lilian.
28
Figura 2.7: Vortice Lilian representado pela simulacao numerica. (a) Imagem detemperatura da superfıcie do mar do satelite GOES 11-12 de 24-Jul-2006 sobre-posta pela corrente total superficial resultante da rodada do modelo HYCOM. ACorrente do Brasil e evidenciada pelo jato quente (tons de vermelho) para sudoeste,que termina em uma estrutura com forma de cogumelo que corresponde ao ciclonemais setentrional a direita, e ao Vortice Lilian a esquerda do jato. (b) Velocidadesnormais a secao marcada pela linha tracejada no painel da esquerda - tons azuissao velocidades absolutas negativas (para sul) e tons vermelhos sao positivas (paranorte).
beta, usando modelos analıticos e numericos, remetendo-se ao caso dos vortices das
Agulhas. A conclusao aponta para um enfraquecimento do transporte a montante,
enquanto a jusante permanece inalterado. Outro ponto destacado e que dada a
similaridade de escalas entre o trem de vortices que chega e a Corrente do Brasil,
parte do sinal do trem de vortices pode se juntar a corrente e seguir seu caminho
para sul, afastando-se do local da colisao. Com relacao a este ultimo ponto, nossos
resultados mostram o vortice das Agulhas seguindo para sul na Corrente do Brasil,
encaixado entre o par de vortices ciclonicos com que interagiu na colisao, sendo um
a montante e outro a jusante, configurando uma fila de vortices cruzando a Bacia
de Santos com alternancia entre sinais positivos e negativos de vorticidade.
2.5 Sumario e Conclusoes
As evidencias apresentadas neste trabalho, baseadas na analise combinada de alti-
metria por satelite e temperatura da superfıcie do mar, derivadores de superfıcie,
perfiladores Argo, simulacoes de modelo e medicoes diretas de velocidade, demons-
tram que ao menos um vortice das Agulhas cruzou o Oceano Atlantico Sul e atingiu a
29
Corrente do Brasil com energia suficiente para influenciar substancialmente o campo
de velocidades nos primeiros 400 m da coluna d’agua. As analises tambem mostram
que a colisao de um vortice das Agulhas com a Corrente do Brasil pode envolver uma
complexa interacao com meandros da corrente e seus vortices. O quanto um vortice
das Agulhas contribui com a variabilidade de mesoscala na regiao e quanto eles re-
presentam em termos de pulsos de energia que possam disparar uma variabilidade no
transporte da Corrente do Brasil possivelmente realimentando o interior do domınio
do Atlantico Sul, ainda sao questoes abertas que demandam mais investigacoes.
Embora o vortice das Agulhas fosse mais raso que os ciclones da Corrente do
Brasil, houve uma clara interacao entre eles e o jato da Corrente do Brasil. Foi
observada uma rotacao do conjunto de vortices e a formacao de um dipolo que
intensificou o escoamento da Corrente do Brasil atingindo um pico de 1,2 m/s. O
resultados do modelo foram comparados as series de corrente medidas e dados de
sensoriamento remoto com uma notavel concordancia.
A analise da altimetria mostra evidencias de que pelo menos mais tres vortices
podem ter chegado a regiao no perıodo 1992–2009, mas nao necessariamente no
mesmo local. Isto sugere que o que foi registrado no fundeio nao representa um
fenomeno unico, e que a chegada de vortices, se nao comum, pode ser recorrente.
O meandramento e a emissao de vortices na Corrente do Brasil tem sido estuda-
dos levando-se em conta apenas condicionantes devidas ao proprio escoamento e
sua bacia subjacente. Considerar a chegada de vortices de origem remota significa
adicionar outra fonte de energia e vorticidade desprezadas ate agora.
30
Capıtulo 3
Transporte de aguas modais por
vortices das Agulhas
3.1 Resumo
A emissao de vortices das Agulhas e um importante processo na conexao entre os
oceanos Indico e Atlantico. Os vortices transportam aguas quentes e salinas que
alimentam o ramo superficial da celula de revolvimento meridional. Neste estudo
analisamos o caminho de dois vortices das Agulhas e apresentamos os perfis de tem-
peratura e salinidade obtidos por boias Argo e sondas XBT (expendable bathyther-
mograph). Em um dos vortices e revelada a presenca de duas aguas modais que
se preservaram ao longo de 1 ano de amostragem contınua. O segundo vortice e
amostrado por secoes XBT, realizadas em tres cruzeiros no intervalo de 1 ano, que
mostram o nucleo com uma estrutura lenticular preenchida com agua modal. Este
vortice e tambem amostrado por perfiladores Argo que mostram a persistencia da
agua modal ate a costa brasileira. A despeito de seu decaimento, os vortices das
Agulhas foram capazes de transportar aguas modais por mais de 4000 km ate a
bacia oeste do Oceano Atlantico Sul. Estes fatos demonstram sua capacidade de
transportar massas d’agua aprisionadas no seu nucleo por longas distancias ate a
margem continental brasileira.
3.2 Introducao
A Retroflexao das Agulhas exerce um papel importante na ventilacao da termoclina
do Atlantico Sul por meio da emissao de vortices quentes, conhecidos como vortices
das Agulhas, com 300 km de diametro e profundidades de centenas de metros. Cada
vortice transporta em media cerca de 1 Sv (1 Sv = 106 m3/s) de aguas quentes
e salinas originarias do Oceano Indico para o Atlantico Sul, contribuindo para o
31
ramo superior da MOC (BYRNE et al., 1995; GONI et al., 1997). Assumindo-
se um numero medio de 6 vortices emitidos por ano (LUTJEHARMS, 1996), esse
transporte representa entao um aporte anual de aproximadamente 6 Sv.
Embora considere-se difıcil usar indicadores de massa d’agua para seguir aguas
originarias do Indico no Atlantico Sul, dada a similaridade entre as aguas de termo-
clina (GORDON e HAXBY, 1990), aguas modais, caracterizadas pela homogenei-
dade vertical de suas propriedades, podem ser boas tracadoras porque sua origem
se da em sıtios especıficos sob condicoes especiais e podem ser reconhecidas na es-
trutura vertical de temperatura e salinidade (MCCARTNEY, 1982). Aguas modais
originarias do Oceano Indico e transportadas como parte do vazamento das Agu-
lhas podem ser encontradas em vortices das Agulhas no Oceano Atlantico Sul. A
SIMW, marcada pela termostata de 17◦C, e bem desenvolvida dentro de vortices
das Agulhas proximos a Retroflexao (GORDON, 1985; GORDON e HAXBY, 1990).
Com o distanciamento da origem, a agua modal e erodida no topo e na base, mas
ainda e reconhecıvel nos perfis de temperatura e salinidade (BYRNE et al., 1995).
Outra variedade de agua modal presente em vortices das Agulhas e reconhecida
pela termostata de 12◦C, e frequentemente citada como SAMW (MCDONAGH e
HEYWOOD, 1999). OLSON et al. (1992) sugerem que aguas modificadas na Re-
troflexao das Agulhas podem desempenhar um papel determinante na natureza da
termoclina do Atlantico Sul.
Estudos anteriores mostraram que os vortices das Agulhas decaem enquanto cru-
zam o Atlantico Sul, possivelmente difundindo seu conteudo quente e salino no inte-
rior do giro subtropical (BYRNE et al., 1995; GORDON e HAXBY, 1990; SCHOU-
TEN et al., 2000). Neste trabalho, procuramos mostrar que a influencia da conexao
entre o Oceano Indico e o Oceano Atlantico pode ser ainda mais extensa, uma vez
que aguas modais podem ser preservadas no nucleo de vortices das Agulhas e trans-
portadas por distancias maiores que 4000 km ao longo do Atlantico Sul, chegando
a atingir a regiao da Corrente do Brasil. Para tanto, analisamos dois vortices que
foram identificados e seguidos desde a Retroflexao das Agulhas, usando-se mapas al-
timetricos da anomalia da altura da superfıcie do mar. O primeiro vortice analisado
(chamado Ana) capturou um perfilador Argo por 1 ano, possibilitando um registro
contınuo de aguas modais em seu interior. O segundo vortice (chamado Eliza) foi
fatiado em tres diferentes ocasioes, ao longo de 1 ano, por secoes de XBT. Os dados
mostram um volume lenticular de agua modal em seu nucleo que se preservou du-
rante o perıodo amostrado. Entre a secao XBT mais ocidental e a costa brasileira,
o Vortice Eliza foi tambem amostrado diversas vezes por perfiladores Argo, cujos
perfis revelaram a persistencia da agua modal. Esta foi usada como tracador para
acompanhar o vortice ate a margem continental brasileira, quando o sinal da AAS
ja era fraco. O transporte de Aguas Modais no interior de vortices das Agulhas, sua
32
possıvel diminuicao de volume e alteracao, e importancia para a ventilacao do giro
subtropical do Oceano Atlantico Sul e conexao com a Corrente do Brasil sao foco de
interesse neste capıtulo. A evolucao das propriedades da agua modal, a espessura
das camadas e a sua ocorrencia, considerada a distancia para a zona de formacao,
sao examinadas.
Este capıtulo esta estruturado conforme descricao a seguir. Na secao 3, apre-
sentamos os conjuntos de dados utilizados, bem como as tecnicas de analise. Apre-
sentamos ainda uma descricao sucinta do modelo de duas camadas com gravidade
reduzida usado para inferir as propriedades dinamicas dos vortices. Os resultados
sao mostrados na secao 4, onde procuramos apresentar as variacoes nos parametros
dos vortices e as tendencias observadas. Na secao 5 discutimos nossos resultados e
fazemos uma confrontacao com os da literatura. Por fim, na secao 6 fazemos um
sumario e apresentamos as conclusoes do estudo.
3.3 Metodologia
3.3.1 Rastreio de vortices
Vortices das Agulhas foram identificados na regiao de formacao e entao seguidos ao
longo do Atlantico Sul a partir da analise de mapas semanais de AAS, no perıodo de
Outubro de 1992 ate Maio de 2010. Esses mapas, produzidos por SSALTO/DUACS
e distribuıdos pela AVISO, sao identificados como Mapped Sea Level Anomaly -
Delayed Time - Updated e possuem resolucao espacial de 1/3◦ em uma grade Mer-
cator, tendo sido calculados com dados de altura da superfıcie do mar medidos por
altımetros de todas as missoes disponıveis no perıodo. Foram aplicadas correcoes
geofısicas usuais (mare, atmosfericas, etc), e por fim foram referenciados a uma al-
tura media de 7 anos (1993–1999) (DUCET et al., 2000; LE TRAON et al., 1998,
2003; PASCUAL et al., 2006).
O metodo de rastreio consistiu na identificacao visual de estruturas vorticais
coerentes nas proximidades da Retroflexao das Agulhas. Essas estruturas sao carac-
terizadas pela forma aproximadamente circular, com isolinhas de altura fechadas,
e com AAS positiva. Utilizou-se um criterio objetivo como apoio: o parametro
Okubo-Weiss (OKUBO, 1970; WEISS, 1991), que leva em consideracao a vortici-
dade e a taxa de deformacao do escoamento. O acompanhamento nao se baseou em
um algoritmo automatico e os vortices foram identificados individualmente em cada
mapa de AAS. A premissa de que estruturas vorticais com AAS positiva observadas
na Bacia do Cabo junto a retroflexao sao de fato vortices das Agulhas, sustenta-
se em estudos hidrograficos realizados anteriormente (ARHAN et al., 1999; GONI
et al., 1997; VAN BALLEGOOYEN et al., 1994). Para maiores detalhes sobre o
33
metodo, ver o Capıtulo 2.
3.3.2 Amostragem dos vortices
Perfis de temperatura e salinidade obtidos por boias Argo
(http://www.argo.ucsd.edu e http://argo.jcommops.org) entre as latitudes
10◦S–45◦S, no Oceano Atlantico, foram usados neste estudo. Selecionamos somente
aqueles que amostraram os vortices analisados. Foram utilizadas medicoes com
flags recomendados pelo controle de qualidade (WONG et al., 2009). Utilizamos o
World Ocean Atlas 2009 (WOA09) (ANTONOV et al., 2010; LOCARNINI et al.,
2010) como base para comparacao com os perfis Argo. Aqueles perfis com valores
considerados erroneos, tomando-se por base os perfis climatologicos sazonais do
World Ocean Atlas 2009, foram desconsiderados.
Perfis de temperatura das secoes de alta densidade de XBT, denominadas AX18,
que cruzam o Atlantico Sul desde a Africa do Sul ate o Brasil, e disponibilizadas
pela NOAA/AOML, tambem foram utilizados. Os lancamentos foram espacados em
aproximadamente 50 km e as sondas atingiram a profundidade de 850 m. Foram
identificadas 3 secoes (em 8◦W, 16◦W e 24◦W de longitude, respectivamente nos
cruzeiros de Fevereiro/2009, Julho/2009 e Janeiro/2010) cruzando o mesmo vortice
(Eliza), no intervalo de 1 ano. O controle de qualidade dos dados de XBT seguiu
os procedimentos descritos por BAILEY et al. (1994). Perfis de salinidade foram
estimados pela metodologia descrita por THACKER (2004) para o Atlantico Sul.
Secoes de velocidade geostrofica foram calculadas usando-se os perfis de tempera-
tura e salinidade dos cruzeiros AX18. Foi utilizado o metodo dinamico, tomando-se
por referencia a velocidade geostrofica na superfıcie calculada a partir da altura da
superfıcie do mar absoluta (STEWART, 2003). Os mapas de velocidade geostrofica
na superfıcie (produzidos por SSALTO/DUACS e distribuıdos pela AVISO) foram
calculados a partir da altura da superfıcie do mar absoluta, que soma a AAS a
topografia dinamica media MDT CNES-CLS09, produzida pela CLS Space Oceano-
graphy Division e tambem distribuıda pela AVISO (CLS, 2011; RIO et al., 2011).
3.3.3 Propriedades dos Vortices
Com o intuito de se avaliar a estrutura dos vortices e sua variacao ao longo da
trajetoria, empregou-se um modelo de duas camadas com gravidade reduzida na
derivacao de suas propriedades dinamicas. Numa primeira aproximacao, um mo-
delo simplificado que represente o oceano dividido em duas camadas, uma aquecida
sobrejacente a uma camada mais fria e densa, pode ser utilizado para se estimar
a estrutura vertical de vortices (OLSON, 1991). Neste tipo de modelo, os desvios
da termoclina tem por contrapartida variacoes na altura da superfıcie do mar de-
34
Figura 3.1: Profundidade media da termoclina, em metros, representada pela iso-terma de 10◦C, baseada nos dados da climatologia anual do World Ocean Atlas2009.
fasadas em 180◦. Os gradientes de pressao resultantes estao associados a estrutura
baroclınica do escoamento e assume-se que ambas as camadas estao em movimento,
sendo o movimento da camada inferior amarrado a componente barotropica do gra-
diente de pressao. A camada superior se estende da superfıcie ate a termoclina prin-
cipal que e representada por uma isoterma (ver Figura 7 de GONI et al. (1996)),
cuja profundidade possui forte correlacao com a altura da superfıcie do mar. Nas
proximidades da Retroflexao das Agulhas, a correlacao entre a profundidade da iso-
terma de 10◦C e a altura da superfıcie do mar e significativa (GARZOLI et al.,
1997; OLSON e EVANS, 1986). Neste estudo tambem adotou-se a isoterma de 10◦C
como representativa da termoclina, pois sua correlacao e forte no interior do giro
subtropical ao longo do caminho dos vortices.
A profundidade media da isoterma de 10◦C foi determinada a partir dos dados
de temperatura da climatologia anual do WOA09 (Figura 3.1). Observa-se na figura
um aprofundamento da termoclina no sentido leste–oeste no Oceano Atlantico Sul.
Nota-se tambem uma divisao em duas celulas mais profundas, uma confinada a Bacia
do Cabo e outra a Bacia do Brasil. Os limites das celulas parecem ser impostos pelo
relevo submarino. A celula oriental deve sua existencia possivelmente a grande
ocorrencia de vortices das Agulhas no interior da Bacia do Cabo, cujas termoclinas
rebaixadas devem reverter a tendencia geral de elevacao da termoclina no Atlantico
Sul subtropical no sentido leste. Ja a celula ocidental domina a bacia oeste do
Atlantico Sul, na zona subtropical. Porem, o nucleo com as maiores profundidades
da termoclina, com cerca de 525 m, encontra-se confinado a oeste da Elevacao do
Rio Grande a ao sul do Plato de Sao Paulo.
A gravidade reduzida, que e utilizada no modelo, da uma medida da forca res-
tauradora que depende da estratificacao local. Ela foi calculada de acordo com a
35
Figura 3.2: Campo medio da gravidade reduzida calculado com as medias clima-tologicas anuais de temperatura e salinidade do World Ocean Atlas 2009.
seguinte equacao:
g′ =ρ2(x, y)− ρ1(x, y)
ρ2(x, y)g (3.1)
onde g = 9, 8 m/s2 representa a aceleracao da gravidade, e ρ1 e ρ2 a densidade
media das camadas superior e de fundo, respectivamente. A densidade foi calculada
de acordo com (FOFONOFF e MILLARD, 1983) a partir dos dados de temperatura
e salinidade da climatologia anual do WOA09, desconsiderando-se o efeito da pressao
(densidade potencial). A camada de fundo foi limitada, para efeito de integracao
da densidade, em 1500 m de profundidade ou, quando em local mais raso, no fundo
oceanico. A Figura 3.2 mostra a distribuicao de g′ na regiao estudada.
Conhecida a profundidade media da termoclina e o campo medio de gravidade
reduzida, calculou-se a variacao instantanea da espessura da camada superior no
centro do vortice utilizando-se o modelo, a partir da AAS da altimetria (GONI
et al., 1996):
h1(x, y, t) = h1(x, y) +g
g′(x, y)[η′(x, y, t)−B′(x, y)] (3.2)
onde h1 e a espessura da camada superior, h1 e a espessura media da camada
superior, que equivale a profundidade media da isoterma em relacao ao nıvel medio
do mar, η′ e a anomalia da altura da superfıcie do mar, B′ equivale a contribuicao
barotropica a anomalia da altura da superfıcie do mar, sendo que B′ = 0, pois
|B′| � |η′|.No caso do Vortice Eliza, alem da estimativa da profundidade maxima da ter-
moclina usando o modelo, foi possıvel tambem fazer uma avaliacao da distribuicao
36
radial da profundidade da termoclina a partir das secoes XBT que fatiaram a feicao.
Utilizando-se um sistema de coordenadas radiais com origem no centro do vortice,
ajustou-se uma curva gaussiana para definir o seu limite inferior (GONI et al., 1997;
OLSON et al., 1985):
h1(r) = h0e−r2/(2L2) + h∞ (3.3)
onde r corresponde a distancia radial; h∞ e a profundidade da termoclina fora do
vortice, que equivale aproximadamente a profundidade media climatologica; h0 e
a diferenca entre a profundidade maxima da termoclina, no centro do vortice, e a
profundidade h∞; e L e o raio do vortice.
Um diagnostico simples das variacoes do vortice e feito pela avaliacao do seu
volume (OLSON et al., 1985). O limite inferior do volume considerado do vortice
e dado pela distribuicao radial da profundidade da termoclina, representada pela
isoterma de 10◦C. O volume do vortice corresponde a anomalia gerada no campo
de massa por sua passagem, e seu calculo considera a depressao da termoclina em
relacao a sua profundidade fora da influencia do vortice, e e calculado por
V ol =
∫A
(h1(r)− h∞)dA (3.4)
onde, considerando-se a forma dada pela funcao gaussiana, a integracao se reduz a
V ol = 2πL2h0. (3.5)
Embora o volume do vortice se estenda a profundidades maiores que a da isoterma
de 10◦C, conforme sera mostrado adiante, a escolha do parametro se da em con-
formidade com o modelo utilizado e de forma a permitir comparacoes com outros
estudos (por exemplo, GARZOLI et al. (1999); GONI et al. (1997)). A energia
potencial disponıvel baseada no modelo (OLSON et al., 1985), e calculada por
APE =ρ1g′
2
∫A
[(h1(r)− h∞)2]dA. (3.6)
onde novamente, considerando-se uma secao gaussiana, a solucao se reduz a
APE =π
2ρ1g′h20L
2. (3.7)
37
Figura 3.3: Trajetorias do vortice Ana e dos perfiladores Argo. As estrelas marcamas posicoes onde os perfiladores amostraram dentro do vortice.
3.4 Resultados
3.4.1 Vortice Ana
O Vortice Ana foi acompanhado entre os dias 22/09/2004 e 02/05/2007, quando
deixou de apresentar uma assinatura clara no campo de AAS ao norte da Elevacao
do Rio Grande, proximo ao meridiano 35◦W. O perfilador Argo 1900487 foi cap-
turado pelo vortice, proximo a 7◦W em 05/10/2005, e transportado por mais de
3 mil quilometros (aproximadamente 1, 93 × 103 km em linha reta), ao longo de
393 dias, realizando um total de 40 perfilagens e 7 voltas anticiclonicas no interior
do vortice resultando em uma amostragem extraordinariamente longa (Figura 3.3).
Alem deste, dois outros perfiladores tambem foram capturados pelo vortice e amos-
traram sua estrutura: 1900525, entre 26/10/2005 e 22/02/2006; e 1900285, entre
08/03/2006 e 24/05/2006.
As secoes de temperatura e salinidade construıdas a partir dos dados do perfi-
lador Argo 1900487 (Figura 3.4) mostram duas termostatas de 17◦C e 12◦C, e suas
respectivas halostatas de 35,6 e 35,1, entre as profundidades de 70–280 m e 400–550
m, apenas no perıodo em que o perfilador esteve aprisionado no interior do vortice.
A termostata de 17◦C se nota durante todo o perıodo de amostragem, enquanto
a de 12◦C e mais evidente em duas ocasioes. Esta variacao na espessura das ter-
mostatas esta relacionada a distancia do perfil Argo ao centro do vortice. Apesar
do resfriamento da superfıcie pela chegada do inverno austral observa-se, na secao
de temperatura, que nao ocorre a recaptura da camada entre 16–17◦C. Esta secao
torna evidente que aguas modais sao preservadas por longas distancias dentro de
vortices das Agulhas, sendo amostradas pelo perfilador a mais de 5000 km da regiao
de formacao. Os valores de temperatura e salinidade, bem como a ocorrencia das
picnostatas, sao confirmados pelos perfiladores 1900285 e 1900525.
Usando-se o modelo de duas camadas, calculou-se a profundidade da termoclina
38
Figura 3.4: As secoes de temperatura e salinidade construıdas a partir dos dadosmedidos pelo perfilador Argo 1900487 permitem a visualizacao das espessas ter-mostatas, e respectivas halostatas, que indicam as aguas modais entre as isotermas16–17◦C e 12–13◦C. As linhas verticais tracejadas indicam o perıodo em que o per-filador Argo foi capturado pelo Vortice Ana.
39
no centro do Vortice Ana (Figura 3.5). Embora, segundo a climatologia, a pro-
fundidade media da isoterma de 10◦C aumente enquanto o vortice se desloca para
oeste, observa-se uma expressiva reducao da profundidade da mesma no interior do
vortice, de acordo com o modelo. Esta tendencia se deve ao decaimento que o vortice
experimenta com o tempo que resulta numa diminuicao da elevacao da superfıcie.
As profundidades da termoclina medidas pelos perfiladores Argo sao marcadas por
pontos no grafico. Quanto mais proximo do centro do vortice o perfil estiver, mais
profunda se encontra a termoclina, se aproximando da estimativa feita pelo modelo.
No entanto, observa-se que no terco final do perıodo de amostragem, embora al-
guns perfis tenham sido amostrados a poucas dezenas de quilometros do centro do
vortice, a profundidade medida da isoterma se aproxima mais da climatologica que
da estimativa do modelo. A Figura 3.4 mostra uma subida de aproximadamente
200 m da isoterma neste perıodo. Esta discrepancia entre o resultado do modelo e
a amostragem pode estar relacionada a uma imprecisao na determinacao do centro
do vortice nos mapas altimetricos, ou a uma possıvel heterogeneidade do vortice
relacionada a sua inclinacao ou interacoes com feicoes vorticais proximas. Algumas
perfilagens realizadas no interior do vortice mostram tambem a termoclina mais rasa
que a media climatologica que fora utilizada para representar h∞ no lugar de valores
medidos fora da influencia do vortice.
3.4.2 Vortice Eliza
O Vortice Eliza foi seguido entre os dias 19/09/2007 e 03/11/2010, desde sua
formacao na regiao da Retroflexao das Agulhas ate a costa brasileira, na regiao
ao largo da Bacia de Campos. Este vortice foi amostrado por sondas XBT nas
longitudes 8◦W, 16◦W e 24◦W, em tres cruzeiros consecutivos, realizados em feve-
reiro de 2009, julho de 2009, e janeiro de 2010, respectivamente (Figura 3.6). Nas
tres secoes, os dados de XBT mostraram um grande volume de agua modal entre
16–17◦C no interior do vortice, com espessura de aproximadamente 250 m, eviden-
ciando a estrutura lenticular da agua aprisionada (Figura 3.7). Neste vortice, nao se
observa a agua modal de 12–13◦C identificada no Vortice Ana. A partir de 25◦W, o
Vortice Eliza foi amostrado 22 vezes por 7 perfiladores Argo em diferentes posicoes,
atingindo o meridiano de 38◦W chegando a Bacia de Campos. Os perfis Argo mos-
traram a persistencia da termostata (e halostata correspondente de 35,6) ate atingir
a regiao da Corrente do Brasil, preservando parte da agua modal no interior do
vortice. Este item sera discutido adiante.
Na Figura 3.7 observa-se que, no interior do Vortice Eliza, a termoclina, re-
presentada pela isoterma de 10◦C, encontra-se afundada cerca de 150 m abaixo da
profundidade da climatologia e da regiao distante do vortice. Ao longo deste tra-
40
Figura 3.5: Profundidade da termoclina representada pela isoterma de 10◦C ao longodo caminho do Vortice Ana. A linha azul marca a profundidade da termoclinano centro do vortice calculada com o modelo de duas camadas. A linha vermelhamostra a profundidade media anual da termoclina. Os pontos coloridos representama profundidade da isoterma de 10◦C medida pelos perfiladores Argo no interior dovortice.
41
Figura 3.6: Caminho do Vortice Eliza ate a costa brasileira. Painel superior: Oscırculos brancos denotam a posicao do centro do Vortice Eliza nos mapas semanaisde altimetria entre 19/09/2007 e 03/11/2010. Os cırculos vermelhos indicam asposicoes do vortice quando foi amostrado em tres diferentes cruzeiros da linha AX18,respectivamente, em fevereiro e julho de 2009 e janeiro de 2010. Os pontos azuismostram os lancamentos de XBT realizados nos cruzeiros da linha AX18. Painelinferior: Mapas de AAS na data em que o vortice foi amostrado com perfiladoresXBT, cujas posicoes de lancamento sao indicadas pelos pontos pretos.
42
Figura 3.7: Secao de temperatura do Vortice Eliza em 31 de janeiro de 2010. A secaomostra a estrutura lenticular da agua modal entre 16–17◦C no interior do vortice.A linha vermelha marca a profundidade da isoterma de 10◦C na climatologia anualdo World Ocean Atlas 2009.
balho privilegiamos o uso da profundidade climatologica da isoterma de 10◦C em
detrimento da profundidade nao perturbada distante da influencia do vortice. Esta
escolha se deveu ao fato de nem sempre a amostragem disponıvel favorecer a ob-
servacao do campo fora da influencia do vortice, como no caso do Vortice Ana,
amostrado por perfiladores Argo, ou por estar o vortice frequentemente associado a
ciclones que igualmente perturbam a estrutura de massa do campo proximo.
A secao de salinidade sintetica calculada pela NOAA/AOML de acordo com
(THACKER, 2004) (Figura 3.8) reproduz bem o valor tıpico da halostata respec-
tiva a termostata de 17◦C. Na Figura 3.9 observa-se a secao de velocidade geostrofica
do Vortice Eliza no dia 31/01/2010. Esta secao e a que melhor representa a veloci-
dade no interior do vortice pois foi a que mais se aproximou do centro da feicao. O
maximo de velocidade ocorre abaixo da superfıcie centrado entre 200 m e 250 m. O
escoamento para norte, na borda leste do vortice, e ligeiramente mais intenso e es-
treito que do bordo contrario devido a proximidade de um ciclone posicionado a leste
da feicao. O nucleo de velocidade maxima do vortice coincide com a profundidade
da termostata de 17◦C.
43
Figura 3.8: Secao de salinidade do Vortice Eliza em 31 de janeiro de 2010. A secaomostra a estrutura lenticular da agua modal entre 35,6–35,7◦C no interior do vortice.
44
Figura 3.9: Secao de velocidade geostrofica do Vortice Eliza em 31 de janeiro de2010. As isolinhas de velocidade estao em metros por segundo.
45
A Tabela 3.1 apresenta os parametros utilizados no modelo de duas camadas para
a estimativa do volume e da energia potencial disponıvel. A gravidade reduzida, g′, e
a espessura media da camada superior do modelo, h1, foram obtidas da climatologia
WOA09 (Figuras 3.2 e 3.1). A espessura instantanea da camada superior do modelo
no centro do vortice, h1, foi calculada com o modelo a partir de η′ obtida do mapa
altimetrico do dia correspondente as perfilagens, e h0 representa a diferenca entre
h1 e h1.
Tabela 3.1: Parametros utilizados no modelo de duas camadas com gravidade redu-zida. Os valores de g′ e h1 sao obtidos da climatologia WOA09. Do mapa altimetricocorrespondente ao dia da perfilagem pelas sondas XBT e extraıdo o valor de η′. Aprofundidade h1 no centro do vortice e calculada a partir do modelo. E o valor de h0equivale a profundidade maxima da termoclina no vortice em relacao a profundidadeclimatologica h1.
Data g′ η′ h1 h1 h0
[m/s2] [m] [m] [m] [m]
14/02/2009 0,009 0,43 945 480 465
20/07/2009 0,009 0,30 827 495 332
31/01/2010 0,010 0,23 732 510 222
A estimativa das propriedades dinamicas do vortice exige a definicao dos limites
da feicao. Destes limites, o mais crıtico e o raio, que por sua ordem de grandeza
possui maior peso nos calculos. Adotamos quatro maneiras de definir o raio do
vortice: 1) o raio do anel de maxima velocidade em torno do vortice; 2) o raio
da isolinha fechada de altura da superfıcie do mar (respectivamente, 10 cm, 10 cm
e 14 cm); 3) o raio obtido a partir do ajuste da curva gaussiana; e 4) o raio da
camada de agua modal de 17◦C. Os valores foram estimados nos extremos dos eixos
meridional e zonal e adotou-se o valor medio (estimativas 1, 2 e 4), uma vez que
o Vortice Eliza e aproximadamente circular. No caso do raio definido pelo ajuste
de curva, conhecidos os valores de h0 e h1, variou-se o parametro L em busca do
melhor ajuste. Na Tabela 3.2 estao listados os valores dos raios conforme o criterio
empregado. Note-se que em cada amostragem, a area calculada do vortice variou
de 6–8 vezes a menor estimativa, de acordo com o criterio de definicao do raio.
A Tabela 3.3 apresenta os valores de Vol e APE calculados utilizando-se os
diferentes raios do vortice. Nossos resultados sao comparaveis aos da literatura
(GARZOLI et al., 1999; GONI et al., 1997). Os valores obtidos utilizando-se o raio
da camada de agua modal sao os mais altos, uma vez que este criterio define um raio
duas vezes maior que o de maior velocidade, que e o mais utilizado na literatura. A
excecao fica por conta da amostragem do dia 31/01/2010. Os vortices das Agulhas
estao entre os mais enegeticos do oceano global, e mesmo quando o Vortice Eliza
46
ja apresentava uma AAS tres vezes menor que o pico na Bacia do Cabo, na ultima
amostragem, os valores de APE sao comparaveis aos vortices da Confluencia Brasil-
Malvinas (Tabela 3.4) e de outras correntes de contorno oeste (OLSON, 1991).
Tabela 3.2: Raios do Vortice Eliza (em quilometros) de acordo com os criteriosde definicao adotados. Os subscritos referem-se aos criterios: 1) o raio do anel demaxima velocidade; 2) o raio da isolinha fechada de AAS; 3) o raio obtido com oajuste da curva gaussiana; e 4) o raio da camada de agua modal de 17◦C.
Data L1 L2 L3 L4
14/02/2009 90 154 65 176
20/07/2009 108 139 78 194
31/01/2010 107 119 50 97
Tabela 3.3: Valores de volume (1012 m3) e energia potencial disponıvel (1015 J)calculados para o Vortice Eliza para as tres amostragens utilizando-se as diferentesdefinicoes do raio, conforme o subscrito. Os subscritos referem-se aos criterios: 1) oraio do anel de maxima velocidade; 2) o raio da isolinha fechada de AAS; 3) o raioobtido com o ajuste da curva gaussiana; e 4) o raio da camada de agua modal de17◦C.
Data V ol1 V ol2 V ol3 V ol4 APE1 APE2 APE3 APE4
14/02/2009 24 69 12 90 25 74 13 97
20/07/2009 24 40 13 78 19 31 9,7 60
31/01/2010 16 20 3,5 13 9,1 11 2,0 7,5
3.5 Discussao
3.5.1 Origem das aguas modais
A formacao de aguas modais decorre da conveccao profunda que se da no inverno,
quando as condicoes atmosfericas geram uma camada de mistura que pode se tornar
bem profunda. Isto ocorre especialmente quando as aguas aquecidas da superfıcie do
mar estao em contato com massas de ar frias. Este e o caso da regiao da Retroflexao
das Agulhas que recebe aguas subtropicais calidas, trazidas pela corrente de con-
torno oeste, e onde ocorrem intensos ventos de origem subpolar. Sob estas condicoes
reinam na regiao fluxos sazonalmente persistentes do oceano para a atmosfera (BUN-
KER, 1988; WALKER e MEY, 1988) que modificam a agua da termoclina superior,
originando grandes volumes de agua com propriedades homogeneas. O fluxo de ca-
lor e sal na superfıcie da Retroflexao das Agulhas excede o de qualquer outra regiao
no Hemisferio Sul, e como resultado dessa interacao ar-mar sao produzidas aguas
47
Tabela 3.4: Parametros de vortices da Confluencia Brasil-Malvinas e das Agulhas.Foram utilizados com limites dos vortices a isoterma de 10◦C e o anel de maximavelocidade. No final da tabela sao apresentados os valores do Vortice Eliza.
Fonte Vortice Vmax Lmax V ol APE
[m/s] [km] [1012 m3] [1015 J]
Brasil/Malvinas
GORDON (1989) Cleopatra 0,50 135 - 23
Anthony 0,35 55 - 2,1
Asp 0,77 70 - 9,1
Agulhas
VAN AKEN et al. (2003) Astrid 1,0 120 38 20
OLSON e EVANS (1986) RE 0,9 130 26 51
CTE 0,6 115 30 31
MCDONAGH et al. (1999) Ring 1 0,6 71 15 5
Ring 2 0,8 75 24 8
GARZOLI et al. (1999) Ring 1 0,4 100 31 43
Ring 2 0,2 110 42 52
Ring 3 0,3 100 19 15
Este estudo Eliza Fev/09 0,3 90 24 25
Eliza Jul/09 0,3 108 24 25
Eliza Jan/10 0,4 107 16 9
modais com temperaturas potenciais na faixa de 17,4–17,8◦C, e as mais modificadas
pelas trocas com a atmosfera apresentam temperaturas ≈ 16, 5◦C (OLSON et al.,
1992). Estas aguas intemperizadas sao encontradas predominantemente no entorno
da Retroflexao das Agulhas, mas tambem aprisionadas em vortices das Agulhas
(OLSON et al., 1992).
Entretanto, TSUBOUCHI et al. (2010) afirmam que a Agua Modal Subtropical
do Indico e formada na regiao ao norte da Frente Subtropical entre os paralelos 27–
38◦S e os meridianos 28–45◦E e apresenta como caracterısticas medias temperatura
de 16,54±0, 49◦C, salinidade de 35,51±0,04 e densidade 26,0±0, 1σθ. Os autores
apontam que a temperatura desta agua modal varia espacialmente, apresentando
temperaturas mais altas a oeste da zona de formacao, tendo sido observada a oeste
de 40◦E com propriedades em torno de 17◦C, 35,6 e 26,0σθ, justificando o fato de
ser encontrada na retroflexao com cerca de 1◦C acima da media. A termostata de
17◦C ja foi observada tambem na latitude de 32◦S, a oeste de 40◦E (MCDONAGH
et al., 2005; TOOLE e WARREN, 1993). As analises de MCDONAGH et al. (2005)
sugerem que a termoclina a oeste de 40◦E nao seja recentemente ventilada, ao inves,
48
recirculada no sub-giro anticiclonico na porcao sudoeste do Oceano Indico, o que
excluiria a possibilidade de contato com a atmosfera por meio de uma recaptura
pela camada de mistura.
GORDON et al. (1987) sugerem a formacao local de aguas modais como resul-
tado da mistura de inverno na zona da retroflexao. Concentracoes de oxigenio dissol-
vido proximas a saturacao sugerem que na regiao da retroflexao, no final do inverno,
ocorre a ventilacao da termoclina com aguas com caracterısticas muito proximas da
SIMW (17–18◦C, 35,57) (ARHAN et al., 1999; GORDON, 1985). Dados de tem-
peratura da superfıcie do mar da climatologia sazonal WOA09, nas posicoes do
caminho do Vortice Ana, mostram que a unica estacao do ano em que a agua de
17◦C permanece isolada da superfıcie e o verao austral (Figura 3.10). No restante
do ano e comum o resfriamento e afundamento da camada de mistura na Bacia
do Cabo, o que provavelmente leva a uma recaptura de uma agua de 17◦C even-
tualmente transportada pela Corrente das Agulhas ate a retroflexao. Os dados de
temperatura dos diversos cruzeiros NOAA/AOML da linha AX18 confirmam esse
padrao. Na Figura 3.11 observa-se a temperatura da superfıcie do mar tıpica de in-
verno (WOA09) no sudeste do Oceano Atlantico. Na Bacia do Cabo a temperatura
media na superfıcie e menor que 17◦C, enquanto na Bacia de Angola e na regiao
da Retroflexao das Agulhas as temperaturas sao mais elevadas. Desta forma, seria
mais apropriado afirmar que a agua modal caracterizada pela termostata de 17◦C
que ocorre no entorno da Retroflexao das Agulhas e no interior dos vortices emitidos
dela, trata-se na verdade de uma agua modal da Retroflexao das Agulhas, ao inves
de uma agua modal subtropical do Indico. Deve-se notar que a regiao de ocorrencia
desta temperatura superficial esta confinada a Bacia do Cabo. Fora dela, na vizinha
Bacia de Angola, nao se observam tais valores na superfıcie.
A termostata mais profunda de 12◦C tambem ja foi observada no interior de
vortices das Agulhas na regiao da retroflexao e na Bacia do Cabo. Ela foi iden-
tificada como Agua Modal Subantarctica (SAMW), e sua presenca no interior dos
vortices das Agulhas foi sugerida como sendo fruto do entranhamento de aguas su-
perficiais oriundas do sul da Frente Subtropical por ocasiao da emissao do vortice
(SCHMID et al., 2003). Segundo MCDONAGH et al. (2005) esta agua modal e
formada ao norte da frente das Agulhas, portanto de origem subtropical ao inves de
subantarctica.
Cada vortice das Agulhas apresenta caracterısticas proprias tais como diametro,
profundidade, velocidade de rotacao, presenca ou ausencia de aguas modais, que
estao ligadas a sua formacao (ARHAN et al., 1999). A ausencia da termostata
de 12◦C no Vortice Eliza pode indicar que durante a formacao do vortice esta agua
modal nao estivesse disponıvel na regiao de formacao. Nao parece razoavel supor que
uma possıvel camada de agua modal de 12◦C tivesse sido completamente erodida
49
Figura 3.10: Temperatura da superfıcie do mar na trajetoria do vortice Ana. Ascurvas se referem aos valores da climatologia sazonal WOA09. Apenas no veraoaustral nao se observa temperaturas menores ou iguais a 17◦ na Bacia do Cabo.
50
Figura 3.11: Temperatura media da superfıcie do mar, em graus Celsius, para aBacia do Cabo. Os valores se referem a climatologia sazonal de inverno do WOA09.A isoterma de 17◦C esta assinalada em azul.
resultando na sua nao observacao. Se a erosao esta associada ao decaimento da
feicao, que por sua vez parece estar relacionado ao tempo de vida do vortice, por
que entao a mesma agua modal teria sido claramente observada proximo a Cadeia
Mesoatlantica no Vortice Ana? A despeito do Vortice Eliza ter sido emitido em
julho, no inverno austral, e o Vortice Ana ter sido emitido em setembro, na primavera
austral, o primeiro nao apresenta sinal da SAMW, conforme ja pontuado. Nossos
dados nao permitem tecer conclusoes sobre este fato.
3.5.2 Decaimento dos vortices
Desde que tornaram-se disponıveis os dados de altimetria do satelite Geosat, fo-
ram estabelecidas curvas de decaimento dos vortices das Agulhas que dao indicacao
da perda exponencial de energia ao longo da trajetoria no Oceano Atlantico Sul
(BYRNE et al., 1995; GORDON e HAXBY, 1990; SCHOUTEN et al., 2000). As
curvas de decaimento sugerem que os vortices se desmancham e possivelmente di-
fundem seu conteudo no interior do giro subtropical. Entretanto, pouco se conhece
da hidrografia e estrutura vertical desses vortices para alem dos limites da Bacia
do Cabo. Supoe-se que ocorra uma erosao do nucleo do vortice na mesma taxa de
decaimento da AAS (BYRNE et al., 1995; SCHOUTEN et al., 2000).
51
Nossos resultados indicam que ocorre um decaimento dos vortices observavel
na altura da superfıcie do mar, e com resposta direta no volume e energia. A
Figura 3.12 mostra que os vortices Ana e Eliza possuem um sinal de elevacao da
superfıcie do mar acima da media e que experimentam uma acentuada diminuicao ao
cruzarem a Cadeia Walvis. A influencia da Cadeia se faz notar ate na desaceleracao
dos vortices das Agulhas na passagem por entre seus vales (GRUNDLINGH, 1995).
A interacao entre os vortices e a Cadeia Walvis causa alteracoes na estrutura das
feicoes (KAMENKOVICH et al., 1996), ocorrendo perda de massa (RICHARDSON
e GARZOLI, 2003). Apos ultrapassar a cadeia, eles continuam decaindo enquanto
cruzam o Atlantico mas numa taxa aproximadamente linear. Os dados do Vortice
Eliza permitem avaliar se esse decaimento tambem se constata da mesma forma nos
resultados de Vol e APE (Tabela 3.3). Observamos que o decaimento nao e linear
independente do criterio de definicao de raio utilizado.
Uma serie temporal do perfil de temperatura no centro do vortice seria sufici-
ente para demonstrar a erosao do seu nucleo. Embora o Vortice Ana tenha sido
amostrado continuamente por mais de um ano, nao e possıvel confirmar a relacao
proposta. A Figura 3.4 mostra uma oscilacao na espessura das termostatas que esta
relacionada a distancia entre os perfis amostrados e o centro do vortice, o que sugere
uma forma lenticular da estrutura do mesmo. Entretanto, a estimativa da profundi-
dade da termoclina, que representa no modelo de duas camadas o limite inferior do
vortice, indica uma expressiva diminuicao da profundidade, ainda que a tendencia
no Atlantico Sul seja de um aprofundamento da isoterma de 10◦C (Figura 3.5). As
perfilagens realizadas mais proximos ao centro do vortice confirmam a estimativa do
modelo. Desde o instante em que o Argo 1900487 foi capturado pelo vortice, a AAS
diminuiu de 28 cm para 19 cm o que representa uma queda de 16% em relacao ao
total de reducao da altura do vortice. Embora o Argo forneca uma serie temporal
da estrutura termohalina do vortice, nao e possıvel confirmar se o volume de agua
modal esta diminuindo na mesma taxa da AAS uma vez que a posicao do Argo nao
e fixa em relacao ao centro do vortice. Dos dados de Argo se deduz que haja uma
frente bem definida na borda do vortice que limita e contem a massa de agua em
seu interior, fazendo com que os perfis amostrados do lado de fora deste limite nao
apresentem sinal das picnostatas.
3.5.3 Transporte de aguas modais por longas distancias
A Figura 3.3 mostra o caminho do Vortice Ana e dos perfiladores Argo que foram
capturados. As estrelas marcam a posicao de perfis realizados no interior do vortice.
Nota-se a ocorrencia de sete voltas anticiclonicas realizadas pelo Argo 1900487 sob
influencia do Vortice Ana. Considerando que o Argo permanece estacionado a uma
52
Figura 3.12: Curvas de decaimento dos Vortices Ana e Eliza. Ao fundo ve-se a curvamedia de decaimento dos 90 vortices das Agulhas seguidos e as barras verticais de1 desvio padrao.
53
profundidade de 1000 m derivando ao sabor das correntes por 10 dias antes de iniciar
um novo perfil, deduz-se que as partıculas estao aprisionadas dentro do vortice ate
aquele nıvel, pelo menos. Este dado mostra que os vortices das Agulhas podem
atingir profundidades de 1000 m mesmo apos ter cruzado a Cadeia Walvis.
Por onde passa, um vortice perturba as partıculas de fluido que podem assumir
um caminho que meandra como uma onda em seu entorno, ou que realiza voltas fe-
chadas, resultando no aprisionamento de parcelas do fluido que passam a se deslocar
com o vortice. A capacidade de reter fluido em seu nucleo, em uma certa profun-
didade, e definida pela a razao entre a maxima velocidade azimutal e a velocidade
de translacao do vortice (FLIERL, 1981). MCCARTNEY e WOODGATE-JONES
(1991) aplicaram esta relacao a um vortice das Agulhas amostrado em um cru-
zeiro transatlantico. Baseados na literatura, eles consideraram uma velocidade de
translacao de 5–10 cm/s. Eles estimaram entao a profundidade limite de aprisiona-
mento no nucleo do vortice em 1100 m para um vortice mais lento e 670 m para um
mais rapido.
Embora nossos dados nao permitam conhecer a distribuicao de velocidades den-
tro do Vortice Ana, podemos fazer uma estimativa baseada no fato do vortice ter
capturado o perfilador Argo 1900487 por mais de um ano (Figura 3.3). O perfila-
dor realizou sete voltas anticiclonicas completas ate ser liberado. Sabendo-se que o
Argo permanece estacionado a uma profundidade de 1000 m por 10 dias antes de
cada nova perfilagem, e conhecendo a velocidade de translacao do vortice, podemos
estimar a velocidade azimutal naquela profundidade. A velocidade de translacao do
vortice variou entre 0,05 m/s e 0,07 m/s no perıodo em que o Argo esteve aprisio-
nado. Quando o Argo foi liberado, a velocidade de translacao apresentou um pico
de 0,10 m/s. Isto significa que a 1000 m a velocidade azimutal do vortice deve ser
maior que 0,07 m/s e menor que 0,10 m/s.
As secoes de temperatura e salinidade do Vortice Eliza mostram que ele trans-
portava um volume de agua modal marcado pela termostata de 16–17◦C. Em
31/01/2010 a camada de agua modal ocupava a faixa de profundidade de 100–350
m, que correspondia ao estrato com as maiores velocidades no interior do vortice
(Figuras 3.7 e 3.9). A figura com a velocidade geostrofica mostra tambem que a 800
m de profundidade ocorriam velocidades de 0,1 m/s. A velocidade de translacao na
data variou entre 0,05–0,06 m/s. Portanto, conclui-se que a velocidade azimutal na
profundidade era mais que suficiente para reter fluido no interior do vortice.
Apesar da assinatura altimetrica do vortice se enfraquecer a partir de 25◦W (Fi-
gura 3.12), o que poderia indicar o desmantelamento da feicao, o volume de agua
modal continuou a apresentar um sinal claro em 22 perfis Argo que amostraram o
vortice desde a secao XBT (25◦W) ate a Bacia de Campos (Figura 3.13). A Figura
3.14 apresenta os perfis de temperatura medidos pelos Argo. Observa-se a termos-
54
Figura 3.13: Trajetoria do Vortice Eliza entre a secao XBT de 31/01/2010 e a costabrasileira. Os triangulos marcam as posicoes dos perfis Argo que amostraram a aguamodal de 17◦C no vortice.
tata centrada na temperatura 16,5◦C. O ultimo perfilador Argo a amostrar o Vortice
Eliza foi o Argo 3900486, que realizou perfilagens no interior da Bacia de Campos ate
proximo ao flanco sul da Cadeia Vitoria-Trindade. O Argo em questao apresentou
uma deriva nos dados de temperatura e salinidade. Apesar disto, ele mostra clara-
mente a existencia de uma termostata na mesma faixa de profundidades que outros
perfis, porem deslocada. Os perfis defeituosos estao plotados na cor azul. A soma de
uma constante igual a diferenca entre a termostata medida consistentemente pelos
outros perfiladores e a medida nos quatro perfis do Argo 3900486 permite deslocar
o perfil para junto dos outros. Mesmo quando nao era mais possıvel se observar
qualquer sinal do vortice nos mapas altimetricos, dada a proximidade com a plata-
forma continental, o Argo 3900486 continuou a produzir perfis com um sinal claro
da termostata, ainda que todo o perfil estivesse deslocado em -2,4◦C, enquanto se
deslocava para norte, em direcao a Cadeia Vitoria-Trindade. Considerando a pro-
fundidade de repouso dos Argo, o perfilador estava sendo transportado, juntamente
com o sinal de agua modal, para norte pela Corrente de Contorno Intermediaria.
3.6 Conclusoes
Neste trabalho analisamos uma serie de 1 ano de perfis de temperatura e salinidade
medidos por um perfilador Argo dentro de um vortice das Agulhas (Vortice Ana)
e tres secoes de XBT de cruzeiros consecutivos que cruzaram um segundo vortice
das Agulhas (Vortice Eliza) num intervalo de um ano. Os dados nos permitiram
55
Figura 3.14: Perfis de temperatura medidos pelas boias Argo no interior do VorticeEliza ate a costa brasileira. Os perfis na cor azul apresentam um deslocamentona temperatura e foram coletados pelo Argo 3900486. Os demais sao plotado nacor amarela. O perfil na cor vermelha e o perfil mais ao norte, coletado pelo Argo3900486 em 23/11/2010, e ajustado linearmente para a temperatura da termostata.A linha tracejada vertical marca a temperatura da termostata em 16, 5◦C.
56
analisar as estruturas verticais de temperatura e salinidade desses vortices que se
propagavam pelo Oceano Atlantico Sul. Foram observadas duas variedades de aguas
modais aprisionadas no nucleo dos vortices que foram preservadas durante todo
o tempo de amostragem. No Vortice Ana foram encontradas uma agua modal
com temperatura de 17◦C e salinidade de 35,6 nas profundidades de 70 a 280 m, e
uma mais profunda localizada entre 400 e 550 m, com 12◦C e 35,1 de salinidade,
identificada como SAMW. No Vortice Eliza foi encontrada apenas a variedade de
17◦C entre as profundidades de 90 e 340 m. Esta agua modal tem sido identificada na
literatura como SIMW modificada na regiao da Retroflexao. Secoes de temperatura
na Bacia do Cabo mostram que a isoterma de 17◦C aflora em todas as estacoes do
ano, com excecao do verao austral, e que somente na Bacia da Angola esta agua
encontra-se isolada da superfıcie e caracterizada pela termostata na coluna d’agua.
Desta forma, seria mais apropriado trata-la como uma agua modal da Bacia do
Cabo.
Nao e possıvel afirmar que haja uma diminuicao no volume de agua modal trans-
portado, dada a natureza da amostragem, embora o decaimento dos vortices se ex-
presse na diminuicao de suas anomalias do volume. Os vortices inicialmente tem
um decaimento exponencial ao cruzarem a Cadeia Walvis, e depois passam por uma
fase de decaimento linear. Ambos foram amostrados durante esta fase.
A despeito das transformacoes e decaimento, os vortices foram capazes de trans-
portar as aguas modais por distancias maiores que 4000 km ate a Bacia do Brasil, no
lado oeste do Oceano Atlantico Sul. Isto reforca a ideia de que vortices das Agulhas
sao importantes na ventilacao da termoclina do Atlantico Sul, mostrando que sua
influencia nao se restringe a Bacia do Cabo e entorno. E possıvel que os vortices
das Agulhas constituam um importante vetor de transporte de aguas modais no
Atlantico. A colisao do Vortice Eliza com a Corrente do Brasil na latitude da Bacia
de Campos foi acompanhada por meio da assinatura da agua modal de 17◦C amos-
trada em mais de vinte perfis Argo. Pudemos ainda constatar que a agua modal,
junto a costa sudeste brasileira, foi advectada em direcao a Cadeia Vitoria-Trindade
provavelmente embebida no fluxo da Corrente de Contorno Intermediario.
Uma vez que um perfilador Argo tenha completado sete voltas anticiclonicas, ao
longo de um ano aprisionado no interior do Vortice Ana, e considerando-se que o
perfilador permanece estacionado a uma profundidade de 1000 m por 10 dias antes
de cada nova perfilagem, torna-se evidente que as partıculas estejam presas dentro
do vortice, da superfıcie ate este nıvel, pelo menos. Este dado mostra que vortices
das Agulhas podem atingir profundidades de 1000 m mesmo depois de cruzar a
Cadeia Walvis.
57
Capıtulo 4
Conclusoes
O objetivo geral desta tese foi investigar a chegada de vortices das Agulhas a borda
oeste do Oceano Atlantico Sul. Os objetivos especıficos foram:
1. Demonstrar que vortices das Agulhas chegam a regiao da Corrente do Brasil
com energia suficiente para afetar de forma significativa o campo de correntes;
2. Demonstrar que os vortices das Agulhas transportam aguas modais por gran-
des distancias desde sua origem na zona da retroflexao ate a Bacia do Brasil.
Para tanto, buscamos:
1. Verificar e quantificar a chegada dos vortices das Agulhas aos domınios da
Corrente do Brasil;
2. Analisar as alteracoes que sofrem ao longo do caminho, considerando a perda
de energia, alteracao da estrutura baroclınica, mistura da massa de agua do
nucleo e diminuicao da elevacao da superfıcie;
3. Quantificar a energia de vortices que chegam; e
4. Investigar ate que ponto a chegada desses vortices representa uma contribuicao
externa significativa de energia para o sistema Corrente do Brasil.
Dentre os requisitos para atingir os objetivos destacam-se o acompanhamento dos
vortices em mapas altimetricos, a identificacao de perfis de temperatura e salinidade
e de derivadores de superfıcie coincidentes com a passagem de vortices, a analise de
resultados do modelo hidrodinamico e a busca por dados de correntometria ao largo
da costa brasileira coincidentes com a chegada de vortices. As analises dos diversos
conjuntos de dados utilizados foram realizadas de forma sinergica.
A analise combinada de dados de altimetria por satelite e temperatura da su-
perfıcie do mar, derivadores de superfıcie, perfiladores Argo, perfis XBT, simulacoes
de modelo e medicoes diretas de velocidade nos permitiram concluir que ao menos
58
dois vortices das Agulhas chegaram a Corrente do Brasil, sendo um ao sul do Cabo
Frio (Vortice Lilian) e o outro ao norte da Bacia de Campos (Vortice Eliza). Outros
tres vortices foram acompanhados nos mapas altimetricos ate o litoral brasileiro. Os
resultados nao permitem inferir a frequencia de chegada e perıodo e regiao preferen-
ciais, mas esta e delineada pelo largo corredor de vortices definido pelo espalhamento
das trajetorias dos 90 vortices rastreados neste estudo (Figura 2.2).
O sinal mais evidente da transformacao dos vortices ao longo do seu transito
pelo Atlantico Sul no sentido oeste e a diminuicao do sinal da AAS por conta do
decaimento. Outro aspecto da transformacao sofrida pelos vortices e a diminuicao
do volume. Vortices das Agulhas junto a regiao de formacao podem atingir pro-
fundidade de 4500 m (VAN AKEN et al., 2003). Ao ultrapassarem a barreira fisi-
ografica imposta pela Cadeia Walvis, os vortices perdem massa (RICHARDSON e
GARZOLI, 2003). O Vortice Lilian em aproximadamente 15◦W de longitude apre-
sentava uma anomalia positiva de temperatura, em relacao ao perfil climatologico,
que ia ate aproximadamente 1200 m. Na chegada a costa brasileira, quando teve
sua estrutura dinamica registrada por uma linha de fundeio instrumentada se esten-
dia ate aproximadamente 400 m de profundidade. Os resultados das analises dos
vortices Ana e Eliza tambem sugerem que ocorre uma diminuicao do volume dos
vortices enquanto atravessam o Atlantico.
Os resultados das analises demonstraram que o Vortice Lilian chegou com energia
suficiente para triplicar a velocidade da corrente no local de medicao, influenciando
o campo de velocidades nos primeiros 400 m da coluna d’agua. Concluımos tambem
que a colisao de um vortice das Agulhas com a Corrente do Brasil pode envolver
uma complexa interacao com meandros da corrente e vortices emitidos por ela.
A colisao do Vortice Lilian com um ciclone da Corrente do Brasil deu origem a
um dipolo vortical que gerou um pico de velocidade de 1,2 m/s, numa regiao em
que a velocidade media e de 0,40 m/s. O jato da Corrente do Brasil, neste caso,
encontrava-se combinado com o ciclone e o vortice das Agulhas, ainda que o vortice
das Agulhas tivesse apenas um quarto da extensao vertical do ciclone da Corrente do
Brasil. Em seguida, o Vortice Lilian, ja associado aos dois ciclones da Corrente do
Brasil, se acopla ao fluxo da corrente caracterizando um trem de ondas de vorticidade
propagando-se para sul atraves da Bacia de Santos. Quanto ao Vortice Eliza, os
dados de perfis Argo mostram um sinal da agua modal de 17◦C se deslocando para
norte, possivelmente tendo a feicao associada em nıveis intermediarios a Corrente
de Contorno Intermediaria. Resta a questao se o vortice ainda possuıa integridade
de forma a conter o volume de agua modal evitando sua completa difusao no meio.
Se assim for, possivelmente implicaria numa perturbacao do campo de correntes.
A Tabela 3.3 apresenta os valores de anomalia de volume e energia potencial
disponıvel calculados. Os vortices das Agulhas estao entre os mais enegeticos do
59
oceano global, e mesmo quando o Vortice Eliza ja apresentava uma AAS tres vezes
menor que o pico na Bacia do Cabo, na ultima amostragem, os valores de energia
potencial disponıvel sao comparaveis aos dos vortices da Confluencia Brasil-Malvinas
e de outras correntes de contorno oeste (ver Tabela 1 em OLSON (1991)).
Os dados de perfiladores Argo e sondas XBT nos permitiram avaliar as estrutu-
ras termohalinas dos vortices Ana e Eliza enquanto cruzavam o Oceano Atlantico
Sul. Foram observadas duas variedades de aguas modais aprisionadas no nucleo dos
vortices que foram preservadas durante o tempo de amostragem. No Vortice Ana
foram encontradas uma agua modal com temperatura de 17◦C e salinidade de 35,6
nas profundidades de 70 a 280 m, e uma mais profunda localizada entre 400 e 550
m, com 12◦C e 35,1 de salinidade, identificada como SAMW. No Vortice Eliza foi
encontrada apenas a variedade de 17◦C entre as profundidades de 90 e 340 m. Esta
agua modal tem sido identificada na literatura como SIMW modificada na regiao
da Retroflexao. Secoes de temperatura na Bacia do Cabo mostram que a isoterma
de 17◦C e recapturada, e que somente na Bacia da Angola esta agua encontra-se
isolada da superfıcie. Desta forma, propomos que seria mais apropriado referir-se a
ela como Agua Modal Subtropical da Bacia do Cabo.
A despeito das transformacoes e decaimento, os vortices foram capazes de trans-
portar as aguas modais por distancias maiores que 4000 km ate a Bacia do Brasil, no
lado oeste do Oceano Atlantico Sul. Isto reforca a ideia de que vortices das Agulhas
sao importantes na ventilacao da termoclina do Atlantico Sul, mostrando que sua
influencia nao se restringe a Bacia do Cabo e entorno. E possıvel que os vortices
das Agulhas constituam um importante vetor de transporte de aguas modais no
Atlantico. A colisao do Vortice Eliza com a Corrente do Brasil na latitude da Bacia
de Campos foi acompanhada por meio da assinatura da agua modal de 17◦C amos-
trada em mais de vinte perfis Argo. Pudemos ainda constatar que a agua modal,
junto a costa sudeste brasileira, foi advectada em direcao a Cadeia Vitoria-Trindade
provavelmente embebida no fluxo da Corrente de Contorno Intermediario.
4.1 Consideracoes finais
A analise da altimetria mostrou evidencias de que pelo menos mais tres vortices
podem ter chegado a regiao no perıodo 1992–2009, alem dos vortices Lilian e Eliza,
mas nao necessariamente no mesmo local. Isto sugere que o que foi registrado no
fundeio nao representa um fenomeno unico, e que a chegada de vortices, se nao
comum, pode ser recorrente. O meandramento e a emissao de vortices na Corrente
do Brasil tem sido estudados levando-se em conta apenas condicionantes devidas
ao proprio escoamento e sua bacia subjacente. Considerar a chegada de vortices de
origem remota significa adicionar outra fonte de energia e vorticidade desprezadas
60
ate agora. Isto tem implicacao direta nos estudos de modelagem. Possivelmente, a
correta simulacao da variabilidade da corrente deve necessitar considerar o aporte
de energia dos vortices de origem longınqua vindos de leste.
As evidencias apresentadas neste trabalho demonstram que ao menos um vortice
das Agulhas cruzou o Oceano Atlantico Sul e atingiu a Corrente do Brasil com
energia suficiente para influenciar substancialmente o campo de velocidades nos
primeiros 400 m da coluna d’agua. As analises tambem mostram que a colisao de
um vortice das Agulhas com a Corrente do Brasil pode envolver uma complexa
interacao com meandros da corrente e vortices. O quanto um vortice das Agulhas
contribui com a variabilidade de mesoscala na regiao e quanto eles representam em
termos de pulsos de energia que possam disparar uma variabilidade no transporte da
Corrente do Brasil possivelmente realimentando o interior do domınio do Atlantico
Sul, ainda sao questoes abertas que demandam mais investigacoes.
Nossos resultados nao permitem inferir as causas que levam um vortice das Agu-
lhas a persistir por toda a travessia ate a borda oeste. A curva de decaimento mostra
que eles passam por um intenso processo de dissipacao (Figura 2.2). Os vortices Li-
lian, Eliza, e os outros tres acompanhados nos mapas altimetricos possuiam valores
de AAS acima da media (Figuras 2.2 e 3.12, somente para Lilian e Eliza). Porem
outros vortices que tambem possuiam valores de AAS significativamente acima da
media aparentemente nao chegaram. Dos vortices que vencem a barreira da Cadeia
Walvis e cruzam o oceano, a maioria desaparece nos mapas altimetricos no interior
do giro subtropical entre 30◦W e 40◦W. Esta e uma regiao muito turbulenta aonde
os vortices ja chegam com a assinatura de AAS fraca. E possıvel que eles se dissi-
pem, ou se juntem com outros vortices na regiao. E possıvel tambem que a perda de
assinatura na altimetria seja um problema de sinal/ruıdo da medicao da distancia
entre o satelite e a superfıcie do mar. No caso do Vortice Eliza, embora seu sinal
na altimetria fosse fraco, indicando uma possıvel dissipacao, o conteudo de agua
modal serviu como tracador indicando a existencia do vortice como feicao ıntegra,
visto ser necessaria a existencia de velocidade azimutal maior que a de translacao
para preservar o conteudo do nucleo do vortice (FLIERL, 1981). Este dado sugere
que vortices das Agulhas podem perder a assinatura altimetrica e ainda continuar a
existir e se deslocar para oeste com possıveis consequencias para o sistema CB-CCI.
Uma questao a ser considerada a respeito da deteccao de vortices das Agulhas
colidindo com a Corrente do Brasil, juntamente com os estudos recentes que apon-
tam um aumento da atividade da retroflexao ligada aos deslocamento para sul do
rotacional nulo do vento, e se o evento chegada de vortices tem se tornado mais
frequente pelo aumento da energia dos mesmos ou se e um efeito da melhoria da
amostragem.
Por fim, vale chamar a atencao para o que indicam os resultados das analises
61
dos vortices Lilian e Eliza. No caso do primeiro, apos a colisao com o ciclone
da Corrente do Brasil, o vortice se acopla ao escoamento da corrente e deriva para
sudoeste formando, juntamente com os ciclones associados, uma sequencia de nucleos
de vorticidade com alternancia de sinal. Sendo os vortices das Agulhas o elemento
principal do vazamento do Indico para o Atlantico que integra o ramo quente da
MOC, e que retorna para o Atlantico Norte completando o balanco da circulacao
termohalina, o fato de um vortice das Agulhas atingir a borda oeste ao sul do Cabo
Frio e se acoplar a Corrente do Brasil e escoar para sul significa um aumento do
tempo de residencia dessas aguas no Atlantico Sul. No caso do Vortice Eliza, em que
o conteudo de agua modal foi rastreado indo para norte, possivelmente acoplado a
Corrente de Contorno Intermediario, cumpre-se o descrito na literatura (BEAL et al.
(2011), por exemplo), em que o fluxo retorna para completar o balanco de formacao
da APAN. Se este balanco depende da posicao de chegada desses vortices, entao, a
julgar pelo espalhamento das trajetorias dos vortices das Agulhas no Atlantico Sul
(Figura 2.2), e possıvel que grande parte do vazamento das Agulhas nao se destine
diretamente para o Atlantico Norte.
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