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Circulação das Águas - Maré

Carlos Ruberto Fragoso Júnior

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Sumário

Conceito Origem da Maré Características da Maré Correntes de Maré Modelos de Previsão de Maré

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Maré - conceito

Refere-se ao ciclo de subida e descida da água do mar.

Marés são causadas por suaves variações da atração gravitacional entre a Terra, Lua e Sol.

A Lua está a 6.2 milhões de km. da Terra

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Força gravitacional

A Lua está a 6.2 milhões de km. da Terra

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~16,8 m mais alta varação de maré em em Nova Escócia (Canadá)

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Maré em Nova Escócia

Wolfville, NS (16 m variação da maré) Maré Diurna (uma maré alta e uma maré baixa a

cada 12 horas e 25 minutos

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Maré em Ancorage - Alasca

Segunda mais alta variação de maré -Ancorage - Alasca ~ 12 m

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Terminologia

Preia-mar (ou preamar) ou maré alta - nível máximo de uma maré cheia. Baixa-mar ou maré baixa - nível mínimo de uma maré vazante. Estofo - também conhecido como reponto de maré, ocorre entre marés, curto período em que não

ocorre qualquer alteração na altura de nível. Maré enchente - período entre uma baixa-mar e uma preia-mar sucessivas, quando a altura da

maré aumenta. Vazante - período entre uma preia-mar e uma baixa-mar sucessivas, quando a altura da maré

diminui. Altura da maré - altura do nível da água, num dado momento, em relação ao plano do 

zero hidrográfico. Elevação da maré - altitude da superfície livre da água, num dado momento, acima do 

nível médio do mar. Amplitude de marés - variação do nível das águas, entre uma preia-mar e uma baixa-mar

imediatamente anterior ou posterior. Maré de quadratura - maré de pequena amplitude, que se segue ao dia de quarto crescente ou

minguante. Maré de sizígia - as maiores amplitudes de maré verificadas, durante as luas nova e cheia, quando

a influência da Lua e do Sol se reforçam uma a outra, produzindo as maiores marés altas e as menores marés baixas.

Zero hidrográfico - nível de referência a partir da qual se define a altura da maré; é variável de país para país, muitas vezes definida pelo nível da mais baixa das baixa-mares registadas (média das baixa-mares de sizigia) durante um dado período de observação maregráfica.

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Atração gravitacional da Lua

Origem da maré

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Origem da maré

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Desequilíbrio de forças entre Terra-Lua criam bolsões de água

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Até o momento a Terra completou uma volta (um dia), a lua mudou ligeiramente, de modo que a Terra precisa rodar um pouco mais para recuperar o atraso com a lua ...

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Período M2 (12.42 horas) Período Semi-diurno

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M2 tidal

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Declinação Lua-Terra em relação a linha do Equador

(Período Diurno)

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Efeitos da Lua e do Sol podem ser aditivos ou não

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Principais componentes de Maré

Origem Símbolo Período coeficiente Geração (horas) Marés Semi-diurnas

Lua M2 12,42 0,91 Maré principal semi-diurna lunarSol S2 12,0 0,42 Maré principal semi-diurna solarLua N2 12,66 0,17 Maré M2 elíptica Maré DiurnasL&S K1 23,94 0,53 Maré principal de declinaçãoLua O1 25,82 0,38 Maré principal diurna lunarSol P1 24,07 0,18 Maré principal diurna solar

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Componentes Harmônicas – Série de Fourier

Elaboradas no Centro de Hidrografia da Marinha (CHM)

A partir das séries observadas (estações maregráficas)

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Estações Maregráficas

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Estações Maregráficas

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Estações Maregráficas

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Estações Maregráficas

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Harmônicas – Porto de Maceió

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Outras harmônicashttp://www.fundacaofemar.org.br/biblioteca/emb/indice.html

Outras harmônicashttp://www.fundacaofemar.org.br/biblioteca/emb/indice.html

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Tipos de Maré

Maré semi-diurna: tem duas marés altas e duas marés baixas a cada dia. O período é de 12h e 25min.

Maré diurna: tem apenas uma maré alta e uma maré baixa cada dia. O período é de 24h e 50min.

Marés mista: correspondem a situações com algumas características de marés semidiurnas e outras de marés diurnas.

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Tipos de Maré

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Inglaterra

São Francisco

Filipinas

Corea

Tipos de Maré

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Tipos Maré no Globo

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Padrões Maré baixa Maré enchente Maré Alta Maré Vazante

Correntes variam com a maré

Correntes de Maré

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Forma da costa afeta o comportamento da onda

Onda progressiva onda parada

Elementos da forma da onda Reversão em Maré

alta/Maré baixa Sem escoamento na

reversão Max. correntes no meio de

Maré Defasagem de maré ao

longo do estuário

Forma da Onda ProgressivaMaré alta

Maré Baixa

Corrente Máxima

Estagnação

Nív

el d

a ág

ua

Vel

ocid

ade

Enchete

Vazante

Tempo

Nível Médio da água

Estagnação

Correntes Estuarinas de Maré

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Causeadas por:

Forma do canal

Batimetria

Distorções de Maré Estuarinas

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Vetor de velocidade Velocidade e direção

Variação temporal

Mean Velocity

Width

X

Mean VelocityDepth

X

Variação com a profundidade

Variação espacial – campo de escoamento

Correntes de maré

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Visualização

Séries temporais

Elipse de corrente / rosa de corrente (Variação temporal)

Stick plot

Vetores espaciais (variação espacial – foto instantânea)

Identificação de características hidrodinâmicas: giros, jatos, etc.

Correntes de maré

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Gráfico de velocidades de correnteComo uma série temporal:

Plotar a variação da magnitude e direção da velocidade com o tempo

Pode ser mostrado como magnitude total ou como vazante (negativo) e enchente (positivo)

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Time [hrs]

Cu

rren

t S

pee

d [

m/s

]

0

50

100

150

200

250

300

350

Cu

rren

t D

irec

tio

n[d

egre

es f

rom

No

rth

]Speed

Direction

-0.16

-0.12

-0.08

-0.04

0

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Cu

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]

Speed

Direction

Correntes de maré

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Gráfico de velocidades de corrente

Como uma Rosa de correntes: Velocidades em diferentes horas representado por vetores com mesma origem

Estuários: Predominantemente em duas direções (vazante e enchente)

HW

HW+1

HW+2

HW+3

HW+4

HW+5

HW+6

HW-1HW-2

HW-3HW-5HW-6 HW-4

Oceano

HW

HW+1HW+

2HW+3 HW+

4

HW+5

HW+6

HW-1HW-2 HW-3

HW-5HW-6 HW-4

Estuário

Correntes de maré

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Gráfico de velocidades de corrente

Como um vetor Stick Plot: Vetores de correntes horários plotados em um eixo horizontal no tempo

Correntes de maré

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Gráfico de velocidades de correnteComo vetores espaciais:

Plotar vetores de velocidade em um instante no tempo campo de escoamento

Correntes de maré

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Correntes Residuais Somente efeito de Maré

Transporte na maré enchente = Transporte na maré vazante Transporte residual nulo no tempo

Interação de maré com outras forças + batimetria

Transporte na maré enchente ≠ Transporte na maré vazante Algum transporte residual no tempo

Correntes Residuais = soma algébrica das velocidade sobre um ciclo de maré

Circulação residual É a circulação estuarina

Correntes de maré

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Tidal ellipses Residual (time-averaged) currents

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Another way of looking at residual currents... this time in the English Channel and North Sea

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Modelos de Previsão de Maré

Existem vários softwares disponíveis para prever maré (alguns online).

Previsão baseada nas constantes harmônicas de uma estação maregráfica.

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Modelos de Previsão de Maré O nível do mar previsto é dado pela composição de

várias componentes harmônicas:

onde Hi é a amplitude da harmônica i (m); Gi é a fase da harmônica i (rad); wi é a frequência da da harmônica i (1/h); t é o tempo em horas e ε é o erro em relação ao dado observado.

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Modelos de Previsão de Maré

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Modelos de Previsão de Maré

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Modelos de Previsão de Maré

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Modelos de Previsão de Maré

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Limitações

Baixa frequência (hora da maré alta e maré baixa ) Não é possível fazer download.

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Exercício

Previsão de maré usando as constantes harmônicas.

Planilha “Book_Model_Chapter_06_v05.xls”

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Trabalho de casa