a arte de Navegar Gestão Costeira da baia de Vitória utilizando PacMare

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AMBIENTAL

Carlos Alberto Dutra Fraga Filho

Danilo de Almeida Barbosa

Wesley José Nunes Pinto

Gestão Costeira utilizando PacMare.

VITÓRIA

2010



UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AMBIENTAL

Carlos Alberto Dutra Fraga Filho

Danilo de Almeida Barbosa

Wesley José Nunes Pinto

Gestão Costeira utilizando PacMare.

Trabalho apresentado para avaliação nadisciplina de Hidráulica Marítima, doPrograma de Pós-Graduação emEngenharia Ambiental da UniversidadeFederal do Espírito Santo, ministrada peloprofessor Daniel Rigo.

VITÓRIA

2010



Resumo

Já dizia o português Fernando Pessoa: “Navegar é preciso, viver não é preciso.” Esta

frase mostra que não é por sorte que os portugueses e espanhóis são hábeis em

navegação marítima. Apesar de que os primeiros registros de embarcações para

transporte intercontinentais no mar remontam a 1412.

Uma observação importante, até para elaboração de cartas náuticas, é a análise do

comportamento das marés – que é resultado de fenômenos astronômicos e que também

podem ocorrer devido a fenômenos meteorológicos ou tectônicos. Com certas

limitações Newton no século XII desenvolveu a teoria da “estática da maré”, a qual

considera a Terra como um corpo envolto em água.

Ao longo dos tempos, várias ferramentas para aprimoramento da navegação foram

criadas. Este trabalho apresenta uma ferramenta relativamente recente para estudos e

comportamento das marés, desenvolvido no Brasil, conhecido como PacMare que se

baseia em técnicas espectrais a partir previsões harmônica com nove componentes.

Estaremos também respondendo questões levantas durante a disciplina Hidráulica

Marítima, vinculada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental da

Universidade Federal do Espírito Santo.



Sumario

Introdução

Objetivo

Metodoloiga

Resultados

Conclusão



Introdução

Já dizia Fernando Pessoa: “Navegar é preciso, viver não é preciso.” Esta frase mostraque não é por sorte que os portugueses e espanhóis são hábeis em navegação marítima.

Apesar de que os primeiros registros de embarcações para transporte intercontinentais

no mar remontam a 1412. Contudo, relatos bíblicos apontam que os fenícios (habitantes

de Tiros) e os egípcios já avançavam sobre o mar; Em 1443 D. Henrique, navegador em

Sagres, Portugal, fundou a primeira escola de navegação.

Os avanços nesta área são resultados de observações astronômicas. A partir do

momento em que percebeu-se que as estrelas são fixas em relação a Terra, o

aprendizado do monitoramento de direção e sentido com a invenção, ou na verdade,

descoberta da bússola tornou a “arte” de navegar mais segura, do ponto de vista de

localização e posição, bem como contribuiu para formação de um novo mundo – as

explorações.

Fig. 01 - Rotas das primeiras navegações oceânicas

Uma outra observação importante, até para elaboração de cartas náuticas, é a análise do

comportamento das marés – que é resultado de fenômenos astronômicos e que também

podem ocorrer devido a fenômenos meteorológicos ou tectônicos.

Foi Newton no século XII quem desenvolveu a teoria da “estática da maré”, a qual

considera a Terra como um corpo envolto em água. A limitação desta teoria deve-se a

não incorporação da relação das marés com as bacias oceânicas, com a força deCoriolis, com as forças de fricção e com as forças geradas pelo sistema Sol-Terra-Lua.



A teoria dinâmica das marés foi desenvolvida durante o século XIII por cientistas e

matemáticos tais como Bernoulli, Euler e Laplace.

As medições de maré no Brasil foram preferencialmente motivadas pela navegação e

confecção de cartas náuticas ou levantamentos batimétricos, seguindo-se de usos para o

projeto de obras civis marítimas e, em menor escala, para fins de obras de saneamento

geral de baixadas litorâneas. Os dados pertinentes à tabua de maré foram gerados a

partir de informações contidas no Banco Nacional de Dados Oceanográficos da

Diretoria de Hidrografia e Navegação, e confirma que quase 40% das observações

foram coletadas há mais de 30 anos e 65% das campanhas tiveram duração igual ou

inferior a 40 dias.

Um marco importante no estudo moderno do comportamento das marés ocorre no

Brasil durante a década de 40 quando o Almirante Alberto dos Santos Franco

desenvolve procedimentos para análise de ondas e marés e aplicação das técnicas

espectrais a partir previsões harmônica com nove componentes, auxiliado por

mecanismos computacionais, cujos algoritmos fora elaborados pelo mesmo.

Objetivo

O presente trabalho tem como objetivo relatar as análises realizadas após a aplicação do

Programa Pacmaré, com dados de arquivo de Tubarão, esses dentre os dias 17 de

Agosto de 2006 e 01 de Junho de 2007. E para tal, deve-se responder os seguintes

pontos:

a) Análise harmônica da maré, indicando os constituintes harmônicos encontrados;

b) Avaliar a variação do NMM no período monitorado, observando mínimos e máximos

(em junho de 2006 tivemos uma forte ressaca);

c) Realizar a previsão de marés para o mês de setembro de 2009 com os harmônicos

obtidos em (a) e comparar com a Tábua de marés da DHN para o Porto de Tubarão no

mesmo período;

d) Confeccionar histograma de freqüência de alturas, indicando máximas e mínimas

para os anos de 2008 e 2009.



Metodologia

O método utilizado atualmente pela Diretoria de Hidrografia e Navegação da Marinha

do Brasil para fazer a previsão de marés foi inicialmente desenvolvido por Franco em

2003, que continuou a atualizar continuamente o algoritmo de modo a já poder efetuar

análises de 19 anos ou mais. Esse sistema pode ser executado em PC (Sistema

PACMARÉ), compondo-se de vários módulos, a saber:

• Análise harmônica

♦ de elevações (ANAHAMA)

♦ de correntes (ANHACOR)

• Análise cruzada (ANACRUZ)

• Previsão de extremos

• Previsão de níveis horários

• Edição de constantes harmônicas (HARM)

• Determinação do nível médio do mar (NIMED)

• Análise refinada (ANHAREF)

• Análise de séries extremamente longas (LONGSERIE)

• Verificação de dados (VERALT)

• Geração de tabela para componentes de águas rasas (AGRASA)

A partir do software citado com apoio bibliográfico e dados cedidos pelo Orientador da

disciplina, respondeu-se as questões mencionadas no OBJETIVO.

Abaixo encontram-se os passos, acompanhados das telas, que mostram os módulos do

software em que foram realizadas as simulações a partir dos dados contidos no arquivo

Tubarão_17_08_06-01_06_07.



a) Análise harmônica da maré, indicando os constituintes harmônicos encontrados.

♦ MÓDULO ANALEXEC

b) Avaliar a variação do NMM no período monitorado, observando mínimos e máximos

(em junho de 2006 tivemos uma forte ressaca).

♦ MÓDULO NIMED



c) Realizar a previsão de marés para o mês de setembro de 2009 com os harmônicos

obtidos em (a) e comparar com a Tábua de marés da DHN para o Porto de Tubarão no

mesmo período.

♦ MÓDULO PREVISÃO

d) Confeccionar histograma de freqüência de alturas, indicando máximas e mínimas

para os anos de 2008 e 2009.

♦ MÓDULO PREVISÃO



Resultados

♦ Análise Harmônica da Maré (questão a)

Para a análise harmônica da maré, foram obtidos os seguintes resultados:

Componente

HarmônicoAltura(m) Fase

Componente

HarmônicoAltura (m) Fase

"2Q1" 0.49 64.19 "2MQ3" 0.11 345.83

"SIGMA1" 0.48 40.98 "SP3" 0.22 209.56

"Q1" 2.60 78.32 "S3" 0.19 138.90

"RO1" 0.37 83.20 "SK3" 0.34 205.03

"O1" 8.76 97.64 "3MS4" 0.11 43.95

"M1" 0.22 114.48 "MN4" 0.40 38.38

"QUI1" 0.25 91.28 "2MSK4" 0.14 101.02

"P1" 1.72 149.29 "2MTS4" 0.14 154.23

"S1" 0.39 130.77 "M4" 0.74 65.32

"K1" 5.24 160.55 "2MST4" 0.14 138.89

"OO1" 0.20 352.96 "SN4" 0.11 87.55

"MNS2" 0.78 74.58 "MS4" 0.33 139.17

"2N2" 1.55 106.26 "MK4" 0.09 166.45

"MU2" 2.06 97.05 "S4" 0.09 308.05

"NU2" 1.08 91.0 "MNO5" 0.06 294.87

"OP2" 0.62 328.79 "MNK5" 0.09 27.95

"MTS2" 1.58 173.00 "2MK5" 0.07 53.72

"M2" 45.57 89.25 "S5" 0.07 65.01

"MST2" 0.98 209.97 "2MN6" 0.11 268.94

"L2" 2.78 75.51 "M6" 0.11 296.88

"T2" 1.20 147.90 "2MNK7" 0.06 34.89



"S2" 20.87 100.20 "2MSP7" 0.05 172.67

"K2" 5.77 92.76 "M8" 0.13 136.12

"KJ2" 0.49 290.31 "3MS8" 0.15 223.63"M3" 0.64 108.88 "2M2S8" 0.08 320.09

"4MNP11" 0.09 292.12 "2M2NO9" 0.07 200.97

"4MSK11" 0.07 76.01 "4MS10" 0.08 124.67

"Sa" 5.50 111.36 "Ssa" 3.94 179.26

Assim, após a verificação dos 58 (cinqüenta e oito) harmônicos , verificou-se que os

“K1”, “M2”,” S2”,”Sa” e “Ssa” possuem as maiores alturas significativas , como se

pode observar acima . Todavia as principais causas de influencias às marés é a

combinação da atração do Sol (“S2”) e da Lua (“M2”). Apesar do “tamanho” do Sol ser

muito superior ao da lua, isto é: o sol tem maior massa que a lua, a lua terá mais

influência sobre a terra devido a sua “proximidade” à Terra. Matematicamente essa

força de influência da lua sobre a Terra é maior que a influência do Sol, sendo cerca de

6 vezes maior.



♦ Variação do Nível Médio do Mar (questão b)

O nível médio do mar foi avaliado, obtendo-se resultados para cada mês, utilizando-se o

filtro de Thompson para os dados de entrada.

**ANÁLISE DO NÍVEL MÉDIO DO MAR

***NÍVEIS MÉDIOS DIÁRIOS (1 MÊS POR LINHA

***FILTRO DE THOMPSON (121)*

TUBARÃO

20 17,1 "S" e 40 14,5 "W"

MÍNIMO: 65 cm DESVIO PADRÃO: 9,68cm

MÁXIMO: 118 cm ASSIMETRIA: 0,49

MÉDIA: 85,94 cm ACHATAMENTO: -0,03

No. z NM+z p(z) F(z) 1-F(z) FREQ. Dens. Prob.



Previsão de marés para setembro de 2009 e comparação com a Tábua de Marés da DHN

(questão c)

Os resultados obtidos após as simulações através do software PACMARÉ e os gráficos

comparativos solicitados são apresentados a seguir.

Confecção de histogramas de freqüências de alturas, indicando máximas e mínimas,

para os anos de 2008 e 2009 (questão d).

Para o ano de 2008, as mínimas estiveram em -0.11 m e as máximas em 1,64 m.

Prevaleceram as alturas na faixa de 0,60 a 0,80 m.



Para o ano de 2009, as mínimas estiveram em -0.19 m e as máximas em 1,68 m.

Prevaleceram as alturas na faixa de 0,60 a 0,80 m.

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