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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS
DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFIA E ECOLOGIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM OCEANOGRAFIA
JÚLIA TAVARES SALVIATO
ANÁLISE DO PADRÃO DE VENTO SUPERFICIAL E SUA RELAÇÃO COM A RESSURGÊNCIA AO LONGO DA COSTA
DO ESPÍRITO SANTO E NORTE FLUMINENSE
VITÓRIA 2013
JÚLIA TAVARES SALVIATO
ANÁLISE DO PADRÃO DE VENTO SUPERFICIAL E SUA RELAÇÃO COM A RESSURGÊNCIA AO LONGO DA COSTA
DO ESPÍRITO SANTO E NORTE FLUMINENSE
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Oceanografia, do Departamento de Oceanografia e Ecologia (DOC) da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), como requisito para obtenção do título de Bacharel em Oceanografia. Orientador: Prof. Dr. Renato David Ghisolfi.
VITÓRIA 2013
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS
DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFIA E ECOLOGIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM OCEANOGRAFIA
JÚLIA TAVARES SALVIATO
ANÁLISE DO PADRÃO DE VENTO SUPERFICIAL E SUA RELAÇÃO COM A RESSURGÊNCIA AO LONGO DA COSTA
DO ESPÍRITO SANTO E NORTE FLUMINENSE
COMISSÃO EXAMINADORA
___________________________________________ Prof. Dr. Renato David Ghisolfi ORIENTADOR – UFES/DOC
___________________________________________ Dr. Meyre da Silva
EXAMINADOR INTERNO – UFES/DOC
___________________________________________ Ricardo Nogueira Servino
EXAMINADOR INTERNO – UFES/DOC
ANÁLISE DO PADRÃO DE VENTO SUPERFICIAL E SUA RELAÇÃO COM A RESSURGÊNCIA NA COSTA DO ESPÍRITO SANTO
Por
Júlia Tavares Salviato
Submetido como requisito parcial para a obtenção de grau de
Oceanógrafo
na
Universidade Federal do Espírito Santo
Abril de 2013
© Júlia Tavares Salviato
Por meio deste, o autor confere ao Colegiado do Curso de Oceanografia e ao Departamento de Oceanografia e Ecologia da UFES permissão para reproduzir e distribuir cópias parciais ou totais deste documento de trabalho de conclusão de curso para fins não comerciais. Assinatura da autora...................................................................................................
Curso de graduação em Oceanografia Universidade Federal do Espírito Santo
02 de Maio de 2013
Certificado por............................................................................................................ Prof. Dr. Renato David Ghisolfi
Orientador
Certificado por ........................................................................................................... Dr. Meyre da Silva
Examinador Interno - DOC/UFES
Certificado por ........................................................................................................... Ricardo Nogueira Servino
Examinador Interno – DOC/UFES
Aceito por .................................................................................................................. Dr. Angelo Fraga Bernadino
Prof. Adjunto/Coordenador do Curso de Oceanografia Universidade Federal do Espírito Santo
CCHN/DOC/UFES
AGRADECIMENTOS
São tantos aqueles que pela minha vida passaram e cada um contribuiu de alguma
forma para eu me tornar o que sou hoje. Agradeço a todos, pois tenho orgulho do
que me tornei e pelas mudanças que passei. Em especial, agradeço aos maiores
contribuidores para o meu sucesso. A Deus meu eterno protetor, aos meus pais pelo
esforço e amor inigualável, pela paciência nas minhas crises, pelo colo sempre que
necessário e por ficarem mais felizes com a minha conquista do que eu mesma. Aos
meus irmãos que deram todo o tempero da minha personalidade. Agradeço a minha
avó Augusta, minha mãe de ouro, que ajudou a tornar meu sonho possível e por
todo amor dispensado a mim, afinal, sou a sua “favorita”. Ao Sr Joel, meu avô
emprestado que fez minha avó ser mais feliz e pelo carinho de vô tão necessário. Ao
meu tio Mendes pela paciência, carinho, caronas de madrugada, pelos conselhos a
essa sobrinha emprestada aqui. A tia Ciany afinal de contas, quem me influenciou
tão bem as doideiras e a boa música? e quem me dispensou atenção infinita. A Lays
pela amizade de irmã e pelo maior presente, minha afilhada Isadora. Aos meus
demais familiares que sempre torceram por mim com toda vontade. Aos meus
amigos, afinal, sem eles nada teria sido tão divertido. Obrigada por me aturarem
sempre em tantos anos. Aos amigos que fiz na Ufes, pessoas as quais eu sei que
sempre posso contar e sem os quais a Ufes nunca teria sido tão divertida, dramática
e as noites de sono ganhas estudando não teriam passado na brincadeira, sem os
quais os congressos nunca teriam o gostinho de quero mais, rs. Agradeço a todos
do laboratório Posseidon, por toda ajuda, por toda bagunça, cumplicidade e
“encheção de saco”, principalmente ao Ricardão, pela paciência do universo, rs. Ao
Ghisolfi pela orientação, lágrimas e puxões de orelha. Aos meus professores
queridos da graduação. Ao Eguchi e a Mirtes pela grande ajuda em tão pouco
tempo. A Agência Nacional de Petróleo (ANP) pela bolsa de iniciação científica
concedida. Ao INMET pelo fornecimento dos dados. A todos que não cito aqui, mas
que sabem que fizeram parte disso tudo.
“Ainda que eu falasse a língua dos homens e dos anjos, e não
tivesse amor, seria como metal que soa ou como o sino
que tine. E ainda que tivesse o Don de profecia, e
conhecesse todos os mistérios e toda a ciência, e ainda
que tivesse toda a fé, de maneira tal que transportasse
os montes, e não tivesse amor, nada seria.”
I Coríntios 13: 1-2
RESUMO
Utilizando dados in situ de 5 estações de coleta de dados atmosféricos do INMET e
da Boia do Projeto Pirata, 19°S 34°W, foi realizada uma caracterização do padrão de
ventos na costa do Espírito Santo em relação as variações sazonais entre anos de
2008 a 2011. De acordo com as estações do ano, pôde-se perceber uma
modificação de preferência direcional dos ventos e da intensidade dos mesmos ao
longo da costa. Adicionalmente, a partir da componente de vento paralela à costa
estimou-se o índice de ressurgência. No outono foram observados os menores
valores de intensidade dos ventos e uma maior frequência de ventos de Sudeste. A
média de intensidade do vento foi maior na primavera com direção predominante de
Nordeste. Já no verão e inverno, as intensidades e direções foram semelhantes com
magnitudes médias entre 2 e 3,41 m s-1 e direção Leste-Nordeste. O padrão de
vento mostrou-se favorável a uma ascensão de água na costa do estado ao longo
do ano exceto no outono, sendo a estação de Campos a que apresentou os maiores
valores de Índice de Ressurgência e a estação de Vitória os menores valores.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Modelo idealizado de circulação global. ..................................................... 12 Figura 2: Média de pressão à superfície em janeiro e julho ...................................... 13
Figura 3 – Climatologia de vento de superfície (m/s) para o mês de julho ................ 15 Figura 4 – Climatologia de vento de superfície (m/s) para o mês de janeiro ............. 15
Figura 5 – Uso e ocupação do solo do município de Vitória, ES ............................... 16 Figura 6 – Transporte de Massa na camada de Ekman ............................................ 17
Figura 7 - Mapa de temperatura superficial do mar (TSM) ........................................ 18 Figura 8 - Localização das estações meteorológicas e Boia do Projeto Pirata ......... 20
Figura 9 - Rosa dos Ventos dividida em pontos cardiais, colaterais e subcolaterais. 21 Figura 10 - Rosa dos ventos rotacionada em 28° ..................................................... 21
Figura 11 – Climatologia de vento no período de verão. ........................................... 26 Figura 12 – Distribuição de ventos no verão na estação de Caravelas. .................... 27
Figura 13 – Distribuição de ventos no verão na estação de São Mateus. ................. 27 Figura 14 – Distribuição de ventos no verão na estação de Linhares. ...................... 28
Figura 15 – Distribuição de ventos no verão na estação de Vitória. .......................... 28 Figura 16 – Distribuição de ventos no verão na estação de Campos. ...................... 29
Figura 17 – Climatologia de vento no período de outono .......................................... 30 Figura 18 – Distribuição de ventos no outono na estação de Caravelas. .................. 31
Figura 19 – Distribuição de ventos no outono na estação de São Mateus. ............... 31 Figura 20 – Distribuição de ventos no outono na estação de Linhares. .................... 32
Figura 21 – Distribuição de ventos no outono na estação de Vitória. ........................ 32 Figura 22 – Distribuição de ventos no outono na estação de Campos. .................... 33
Figura 23 – Climatologia de vento no período de inverno ......................................... 34 Figura 24 – Distribuição de ventos no inverno em Caravelas. .................................. 35
Figura 25 – Distribuição de ventos no inverno em São Mateus. ............................... 35 Figura 26 – Distribuição de ventos no inverno em Linhares. ..................................... 36
Figura 27 – Distribuição de ventos no inverno em Vitória. ........................................ 36 Figura 28 – Distribuição de ventos no inverno em Campos. ..................................... 37
Figura 29 – Climatologia de vento no período de primavera ..................................... 38 Figura 30 – Distribuição de ventos na primavera em Caravelas. .............................. 39
Figura 31 – Distribuição de ventos na primavera em São Mateus. ........................... 39 Figura 32 – Distribuição de ventos na primavera em Linhares. ................................. 40
Figura 33 – Distribuição de ventos na primavera em Vitória. .................................... 40 Figura 34 – Distribuição de ventos na primavera em Campos. ................................. 41
Figura 35 – Distribuição de frequências de vento na Boia do Projeto Pirata ............. 42 Figura 36 – Índice de ressurgência para as cinco estações analisadas. ................... 44
Figura 37 – Padrão de pressão (mbar) à superfície do Centro de Alta Pressão ....... 46 Figura 38 – Climatologia das componentes do fluxo de calor ................................... 49
Figura 39 – variação de pressão local para a estação de Vitória .............................. 50 Figura 40 – Carta de temperatura da superfície do mar - verão. ............................... 52
Figura 41 – Carta de temperatura da superfície do mar - inverno ............................. 52 Figura 42 - Concentração de clorofila-a estimadas pelo sensor MODIS ................... 53
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Intervalo em graus das direções nas distribuição da Rosa dos Ventos ... 22
Tabela 2 – Média mensal e sazonal das intensidades e direções do vento de acordo com os dados do INMET ........................................................................................... 25
Tabela 3 - Média mensal das intensidades e direções do vento de acordo com as Normais Climatológicas do Brasil. ............................................................................. 48
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 10
1.1 IMPORTÂNCIA ................................................................................................... 10
1.2 CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA .......................................................................... 11
1.3 RESSURGÊNCIA COSTEIRA CAUSADA PELO VENTO .................................. 17
2 OBJETIVOS ........................................................................................................... 19
2.1 OBJETIVO GERAL.............................................................................................. 19
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 19
3 METODOLOGIA .................................................................................................... 20
5 DISCUSSÃO .......................................................................................................... 45
6 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 55
7 PERSPECTIVAS FUTURAS .................................................................................. 57
10
1 INTRODUÇÃO
A interação entre o oceano e a atmosfera é a responsável pela formação de centros
de alta e baixa pressão sobre o oceano e os continentes. Tais centros, por sua vez,
originam os padrões de vento que podem ser observados no globo. Assim, qualquer
variação no campo de pressão local ou global acarreta em modificações nos
padrões de vento local e global, respectivamente.
A geração de correntes superficiais, as ressurgências costeiras bem como as
alterações na hidrodinâmica de lagoas e estuários e a dispersão de poluentes são
alguns exemplos de respostas do oceano à atuação do vento. Portanto, o vento
influencia direta e/ou indiretamente na atividade pesqueira, no planejamento de rotas
de navegação, no planejamento das atividades para a indústria do petróleo, por
exemplo.
Os principais trabalhos realizados sobre a forçante do vento no Brasil são da região
de Cabo Frio (RJ), sendo o Espírito Santo um estado adjacente que possui também
uma importância petrolífera e fenômenos oceanográficos importantes. Em vista
disso, uma caracterização do padrão de ventos para esse estado se faz necessário
tanto pelo ponto de vista econômico como científico.
1.1 IMPORTÂNCIA
Do ponto de vista econômico, o aumento da demanda por combustível no mundo
tem impelido a prospecção de petróleo para regiões oceânicas cada vez mais
profundas. Mesmo sobre a plataforma continental, as medidas in situ de intensidade
e direção do vento são escassas, de modo que o conhecimento dos padrões de
vento vem, prioritariamente, de resultados numéricos e de informações remotas.
Conhecer o padrão e a variabilidade do padrão de vento é importante porque, em
11 última instância, é a transferência de momentum que determina as correntes
superficiais que diretamente influencia no tipo e local de instalação de plataformas.
Além disso, tanto o vento quanto a corrente determinam o destino final do óleo
derramado na superfície do oceano. O vento também afeta a dispersão atmosférica
da fumaça gerada na queima de combustível.
Resultados de modelos transformam muitas variáveis em constantes, além de
representar uma grande área, não considerando pequenas modificações que
possam ocorrer devido a variação morfológica e físico-química. Os dados in situ por
sua vez, apesar de pontuais, fornecem a informação original do que está ocorrendo
no local no momento da medição, além de serem de grande importância para a
validação de muitos modelos numéricos.
1.2 CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA
A circulação atmosférica foi descrita primeiramente como o resultado do
aquecimento diferencial do globo pela radiação solar, adicionado posteriormente
movimentos mais complexos à essa circulação idealizada. Hadley, que forneceu
uma das primeiras contribuições para a criação do modelo clássico de circulação
global, sugeriu a existência de duas grandes células criadas através do contraste de
temperatura entre os polos e o equador, levando em consideração o aquecimento
desigual da superfície da Terra, assumindo-a sem continentes (LUTGENS &
TARBUCK, 2004).
Apesar de correto em princípio, o modelo de Hadley não levou em consideração o
movimento de rotação da Terra (VAREJÃO-SILVA, 2006). Outros pesquisadores
aperfeiçoaram o modelo de Hadley, criando um modelo idealizado de circulação
global com três células em uma Terra rotacional (Figura 1) (VAREJÃO-SILVA, 2006).
12
Figura 1: Modelo idealizado de circulação global - proposta de três células considerando a rotação da Terra. Fonte: Lutgens & Tarbuck (2004).
Climatologicamente, pode-se observar ao nível da superfície da Terra vários centros
de alta e baixa pressão intercalados (Figuras 2 a,b). Próximo ao equador, o ramo
ascendente da célula de Hadley está associado a uma zona de baixa pressão
equatorial onde ocorre a convergência dos ventos alísios, a Zona de Convergência
Intertropical (ZCIT) (LUTGENS & TARBUCK, 2004). Localizadas em torno de 20° e
30° de latitude as Altas Subtropicais são de extrema importância para o clima nas
regiões de entorno (BASTOS E FERREIRA, 2000) devido a migração sazonal do
Centro de alta pressão (CAP).
13
Figura 2: Média de pressão à superfície em janeiro (a – topo) e julho (b – inferior), com os maiores centros de alta e baixa pressão destacados. O intervalo das isóbaras é de 3 mbar. Fonte: Lutgens & Tarbuck, (2004)
14 Como os centros de alta pressão dependem do aquecimento solar, as altas
subtropicais migram sazonalmente, acompanhando a ZCIT (LUTGENS &
TARBUCK, 2004). A Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS), por exemplo, localiza-
se mais ao sul no verão austral, com as isóbaras mais espaçadas e mais ao norte no
inverno austral com isóbaras mais próximas e sobre os continentes, ditando as
modificações climáticas da região (WAINER &TASCHETTO, 2006).
No inverno, a ASAS causa impactos como a modificação da temperatura e mudança
climática, principalmente nas proximidades do litoral da região sudeste. A ASAS
nessa época do ano tende a migrar para o continente, diminuindo a magnitude do
vento de Nordeste e aumentando o de Sudeste, além de ser responsável pela
formação de nevoeiros, geadas e modificações no regime de chuvas (BASTOS &
FERREIRA, 2000).
Por outro lado no verão, a atuação da ASAS afeta o transporte de umidade dos
baixos níveis troposféricos ao longo da Zona de Convergência do Atlântico Sul
(ZCAS). Os ventos predominantes nessa época na região Sudeste são de Nordeste,
com grande componente do vetor do estresse do vento paralela à costa, que pode
favorecer a uma ressurgência costeira (CASTELÃO & BARTH, 2006).
Bastos e Ferreira (2000), através de imagens de satélite, constataram que no
inverno ventos de Leste são predominantes nas regiões norte do Espírito Santo e sul
da Bahia, enquanto nos períodos de verão ventos de Nordeste predominam no litoral
das regiões sul e sudeste do Brasil. Padrão similar também foi observado por Albino
et al. (1999) a partir dos dados fornecidos pela Empresa capixaba de pesquisa
agropecuária de 1981. Esse padrão é explicado pela migração da ASAS em direção
Leste-Oeste no inverno, possibilitando uma maior entrada de frentes frias e
enfraquecimento dos ventos de Nordeste no inverno. No verão a diminuição de
pressão sobre os continentes devido a migração da ASAS para Sul e para o meio do
oceano favorece a entrada de ventos Nordeste provenientes dos ventos alísios.
15 A partir dos dados do radar escaterômetro SeaWinds à bordo do satélite QuickSCAT
da National Aeronautics and Space Administration (NASA) (SOUZA, et al., 2007)
mostraram que o padrão de ventos médio para os meses de julho e janeiro na costa
do Espírito Santo e Rio de Janeiro apresentou um padrão divergente entre 18ºS e
22ºS e um vento mais intenso ao Norte de 21ºS durante o inverno (Figura 3),
enquanto para o verão (Figura 4) têm-se uma maior atuação do vento de Nordeste e
ausência da divergência no inverno.
Figura 3 – Climatologia de vento de superfície (m/s) para o mês de julho obtidos a partir do sensor QuikSCAT. Fonte: Souza et al. (2007).
Figura 4 – Climatologia de vento de superfície (m/s) para o mês de janeiro obtidos a partir do sensor
QuikSCAT. Fonte: Souza et al. (2007).
16 Galvani et al. (2009) salienta que locais com solo exposto tendem a apresentar
temperaturas mais elevadas durante o dia e mais frias durante a noite se
comparadas àqueles ambientes com uma cobertura vegetal mais preservada, para
uma mesma quantidade de energia disponível. Devido a diferença de incidência
solar nas diferentes estações do ano, uma modificação na radiação incidente assim
como no aquecimento do solo ocorrem fazendo com que algumas vezes o
continente possa se comportar como uma região de alta pressão em relação ao
oceano e vice-versa. O fluxo de calor no continente depende da condutividade
térmica, do calor específico, e de sua emissividade do solo, além da irradiância solar
global, temperatura do ar, nebulosidade, chuva, vento, relevo e tipo de cobertura do
terreno (BOWEN, 1926). Como a região de Vitória apresenta grande porção de solo
exposto e área urbana sem vegetação (Figura 5) (VIEIRA, 2004) ela é uma área
propícia para o desenvolvimento de brisa.
Figura 5 – Uso e ocupação do solo do município de Vitória, ES, usando o método de classificação supervisionada de distância mínima normalizada, para o ano de 2002. Fonte: Vieira, 2004.
17
1.3 RESSURGÊNCIA COSTEIRA CAUSADA PELO VENTO
O processo de ressurgência costeira causada pelo vento está ligado ao transporte
de Ekman (90° à esquerda da direção do vento incidente, no Hemisfério Sul, e à
direita no Hemisfério Norte), que consiste na retirada de água superficial próxima à
costa através do cisalhamento do vento (Figura 6), provocando movimentos
ascendentes de água de camadas logo abaixo ou até mesmo de centenas de metros
de profundidade. Essa água normalmente é mais fria e rica em nutrientes, o que
favorece um aumento de produtividade no local (BAKUN & NELSON). No caso do
Espírito Santo, essa água consistiria na Água Central do Atlântico Sul (ACAS).
Figura 6 – Transporte de Massa na camada de Ekman desviado para a direita da direção do vento no Hemisfério Norte. Fonte: Cushman-Roising & Beckers, 2009
Outra forma de ascensão de água causada pelo vento é o processo de
Bombeamento de Ekman, o qual consiste na geração de divergência ou
convergência na superfície do oceano, provocando ascensão ou subsidência de
água respectivamente (PICKETT, 2003). Em regiões oceânicas a ascensão de água
se dá em larga escala nos centros de baixa pressão e subsidência em regiões de
alta pressão (PICKETT, 2003). O processo de Bombeamento de Ekman não será
abordado na discussão deste projeto, devido ao fato de ser considerado muito
pequeno para essa região, exceto ao sul de Vitória (CASTELÃO & BARTH, 2006).
Somente um vento favorável não é suficiente para causar ressurgência, a qual
também é condicionada pelo formato da linha de costa e da plataforma continental,
bem como pela estratificação da coluna d’água (TOMCZAK, 1998). No Espírito
18 Santo, segundo Bakun (1996) e Tomczak (1998), o padrão de vento e a orientação
da costa seriam favoráveis à ocorrência de ressurgência costeira.
Schmid et al. (1994), sugeriram a ocorrência de uma ressurgência costeira na região
de Vitória após a análise de imagens de temperatura da superfície do mar (Figura 7).
A presença de organismos tipicamente oceânicos, como zooplâncton e fitoplâncton
encontrados por Fernandes et al. (2007) e Leal (2009) fortalecem a evidência de
ressurgência costeira no sul do Espírito Santo.
Figura 7: Mapa de temperatura superficial do mar (TSM) computados por dados coletados pelo sensor Advanced Very High Resolution Radiometer no 33º dia de 1991. Fonte: Schmid et al. (1994).
HIPOTESE:
Tendo em vista as evidências de ressurgência costeira descritas para a área de
estudo, este trabalho tem como hipótese de investigação verificar se o padrão de
vento medido in situ ao longo da costa capixaba é coerente com a ocorrência de
ressurgência costeira forçada pelo vento na região.
19
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Avaliar as características do padrão de ventos observados ao longo da costa do
Espírito Santo e associa-lo às condições de promover ressurgência costeira pelo
transporte de Ekman.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar o padrão sazonal de direção e intensidade de vento ao longo da
costa do estado;
Quantificar a capacidade do vento paralelo à costa para promover
ressurgência costeira.
20
3 METODOLOGIA
Os dados de vento costeiro, assim como os dados de pressão, são disponibilizados
pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) no sítio
<http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=estacoes/estacoesAutomaticas>. Para este
estudo os dados utilizados correspondem aos anos de 2008 a 2011. As estações
automáticas escolhidas foram as de Caravelas (BA), São Mateus, Linhares, Vitória
(ES) e a de Campos (RJ). Dados offshore foram adquiridos através da Boia19s34w
do Projeto Pirata (Figura 8).
Figura 8: Localização das estações meteorológicas e Boia do Projeto Pirata de fornecimento de dados para este estudo. Fonte: Google Earth.
Os dados oriundos das estações costeiras contém informações horárias (GMT) de
direção média de incidência dos ventos fornecidos em graus, em relação à rosa dos
ventos. Já os dados da Boia do Projeto Pirata são dados de vento e pressão de alta
resolução fornecidos em coordenadas oceanográficas. Dessa forma, foi necessário
uma padronização de todas as informações para o padrão da rosa dos ventos. As
21 direções de incidência foram transformadas em pontos cardiais, colaterais e
subcolaterais de acordo com a Figura 9.
Figura 9: Rosa dos Ventos dividida em pontos cardiais, colaterais e subcolaterais.
A rosa dos ventos foi rotacionada em 28° para que se adequasse à costa do Espírito
Santo para o cálculo do Índice de Ressurgência, sendo dividida em 16 partes
posteriormente. Assim a linha Norte-Sul da rosa dos ventos passou a ser paralela à
costa e a linha Leste-Oeste passou a ser perpendicular à costa (Figura 10). Dessa
forma, pode-se averiguar a frequência e intensidade dos ventos paralelos à costa
que, por sua vez, estão diretamente associados a ocorrência de ressurgência
costeira via transporte de Ekman.
Figura 10: Rosa dos ventos rotacionada em 28° para adequar o Norte a linha de costa do Espírito Santo. Fonte Google Earth
22
Os dados horários das estações automáticas do INMET e do projeto Pirata foram
introduzidos no programa WRPLOT View – Freeware o qual distribuiu os ventos de
acordo com o ângulo, agrupando-os de 22°5’ em 22°5’ (Tabela 1), e intensidade
gerando gráficos do tipo Rosa dos Ventos. Esses gráficos foram, posteriormente,
exportados para o Google Earth, conforme a latitude de cada estação, possibilitando
uma melhor visualização dos ventos que atingem o estado.
Tabela 1 – Intervalo em graus das direções nas distribuição da Rosa dos Ventos
INTERVALO DIREÇÃO
]348.45° a 360°] e de ]0º a 11.25°] Norte (N)
]11.25° a 33.75°] Norte-Nordeste (NNE)
]33.75° a 56.25°] Nordeste (NE)
]56.25° a 78.75°] Leste-Nordeste (ENE)
]78.75° a 101.25°] Leste (E)
]101.5° a 123.75°] Leste-Sudeste (ESE)
]123.75° a 146.25°] Sudeste (SE)
]168.75° a 191.25°] Sul (S)
]191.25° a 213.75°] Sul-Sudoeste (SSO)
]213.75° a 236.25°] Sudoeste (SO)
]236.25° a 258.75°] Oeste-Sudoeste (OSO)
]258.75° a 281.25°] Oeste (O)
]281.25° a 303.75°] Oeste-Nordeste (ONO)
]303.75° a 326.25°] Noroeste (NO)
]326.25° a 348.45°] Norte-Noroeste (NNO)
A estimativa do transporte de Ekman perpendicular a costa foi feita a partir da
Equação 1 (CUSHMAN-ROISING, 2009).
23 onde os valores de (Equação 2) correspondem ao somatório da componente
do estresse do vento (Equação 3) ao longo da camada de Ekman (d), ou seja,
(2)
(3)
é o transporte perpendicular à costa, é a densidade do ar a 10m de altitude,
a densidade da água do mar, o parâmetro de coriolis para a latitude em questão,
é a componente do vento perpendicular à costa e é o coeficiente de arrasto. O
oposto do transporte de Ekman gera o Índice de Ressurgência (IR). Assim, um
resultado positivo de transporte de Ekman perpendicular à costa gera um indicativo
de que a região é propensa à ocorrência de ressurgência costeira.
Para este trabalho foram assumidos os valores =1.3 kg m-3, = 1025 kg m-3,
= 7.55x10-4 para velocidades de até 4.5 m s-1 ou para
velocidades superiores a 4.5 m s-1 como calculado por Anderson (1993).
24
4 RESULTADOS
A climatologia construída a partir dos dados do INMET mostrou que na região
costeira do estado do Espírito Santo os ventos variaram em intensidade, desde
calmos (menores que 0,5 m s-1) a ventos moderados (entre 8,8 e 11,1m s-1) de
acordo com a classificação automática do programa WRPlot. Os ventos raramente
foram superiores a 11,1 m s-1 exceto pelos valores observados na estação de
Campos (12,4 m s-1 no outono) e Linhares (11,7 m s-1 no inverno). Os valores médios
mensais e sazonais de todas as estações são mostrados na Tabela 2. Devido a
grande ausência de dados nos anos de 2008 e 2010 na estação de São Mateus e
Caravelas, a climatologia dessas estações foi baseada apenas nos anos de 2009 e
2011.
A maior intensidade média mensal foi medida no mês de Janeiro para a estação de
Campos enquanto que a menor foi observada na estação de Vitória durante o mês
de Maio. Esses dois limites (1,57 m/s e 4,18 m/s) estabeleceram a faixa de variação
de intensidade média mensal de vento na região. Com relação as intensidade
médias sazonais, todas as estações apresentaram o mesmo padrão, ou seja,
maiores intensidades médias durante a primavera e as menores durante o outono.
Além disso, no outono é que foram observados os ventos de Sul-Sudoeste,
enquanto em todos os outros períodos os ventos foram oriundos do primeiro
quadrante (convenção trigonométrica). A exceção ficou por conta do período de
inverno nas estações de Linhares e de Vitória quando o vento foi de Sul e Noroeste,
respectivamente. A distribuição espaço-temporal (sazonal) dos ventos ao longo da
costa capixaba é mostrada nas Figuras 11 a 34.
25 Tabela 2 – Média mensal e sazonal das intensidades (m s
-1) e direções do vento (
o, de acordo com a rosa dos ventos) nas estações automáticas de
Caravelas, São Mateus, Linhares, Vitória e Campos. Em destaque em negrito são assinaladas as maiores intensidades (vermelho) na primavera e as menores intensidades (azul) no outono.
Caravelas São Mateus Linhares Vitória Campos
Média Mensal
Média Sazonal
Média Mensal
Média Sazonal
Média Mensal
Média Sazonal
Média Mensal
Média Sazonal
Média Mensal
Média Sazonal
Mês Vel Dir Vel Dir Vel Dir Vel Dir Vel Dir Vel Dir Vel Dir Vel Dir Vel Dir Vel Dir
Jan 2,61 56
2,38 61
2,85 59
2,53 67
3,05 39
2,77 49
2,31 27
2,03 29
4,18 48
3,41 59 Fev 2,30 64 2,48 72 2,72 47 2,13 31 3,38 57
Mar 2,20 66 2,26 88 2,55 120 1,67 28 2,66 49
Abr 2,17 222
2,19 190
1,99 163
2,22 199
2,49 168
2,57 174
1,60 176
1,59 206
2,69 205
2,67 225 Mai 2,25 185 2,15 210 2,44 177 1,57 216 2,56 232
Jun 2,84 189 2,52 177 2,79 177 1,61 224 2,75 240
Jul 2,19 63
2,46 52
2,12 108
2,45 79
2,30 152
2,75 170
1,64 324
1,94 330
2,86 45
3,39 76 Ago 2,51 52 2,34 87 2,74 195 1,94 337 3,47 71
Set 2,94 49 2,89 65 3,21 169 2,26 331 3,85 90
Out 3,18 62
3,06 49
3,13 82
2,95 68
3,17 86
3,09 51
2,23 48
2,17 31
3,72 100
3,45 74 Nov 2,99 51 2,84 74 3,02 61 2,11 27 3,46 71
Dez 2,66 40 2,86 51 3,09 26 2,16 242 3,16 52
26
Figura 11 – Climatologia de vento no período de verão nas estações automáticas do INMET ao longo da costa do Espírito Santo e na boia do Projeto Pirata.
27
Figura 12 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no verão na estação de Caravelas.
Figura 13 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no verão na estação de São Mateus.
28
Figura 14 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no verão na estação de Linhares.
Figura 15 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no verão na estação de Vitória.
29
Figura 16 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no verão na estação de Campos.
Uma faixa restrita de variação na direção do vento foi observada nas estações de
Caravelas e São Mateus (Figuras 12 e 13), enquanto que a variabilidade em termos
de direção aumentou a partir da estação de Linhares até a estação de Campos. No
entanto, conforme mostrado na Tabela 2 a direção média foi no primeiro quadrante.
Em termos de intensidade os ventos estiveram em quase 90% dos casos entre 0,5
m s-1 e 5,7 m s-1 , a exceção das estações de Linhares e Campos que apresentaram,
aproximadamente, 7,6% e 9% das medidas variando entre 5,7 m s-1 e 8,8 m s-1.
30
Figura 17 – Climatologia de vento no período de outono nas estações automáticas do INMET ao longo da costa do Espírito Santo e na boia do Projeto Pirata.
31
Figura 18 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no outono na estação de Caravelas.
Figura 19 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no outono na estação de São Mateus.
32
Figura 20 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no outono na estação de Linhares.
Figura 21 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no outono na estação de Vitória.
33
Figura 22 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no outono na estação de Campos.
No outono, os ventos medidos nas estações automáticas do INMET mostraram uma
maior variação na direção do vento do que no verão. Os ventos foram predominante
de Sul e Sul-Sudoeste exceto em Vitória, que mostrou predominância nas faixas Sul-
Sudoeste e Oeste-Noroeste. A maioria das estações manteve predominância de
ventos entre 0,5 e 5,7 m s-1, exceto Linhares que apresentou 33,5% de valores de
intensidade de vento entre 2,1 e 3,6 m s-1. Já nas estações de Vitória e São Mateus
mais de 50% das medidas tiveram os valores variando entre 0,5 a 2,1 m s-1.
34
Figura 23 – Climatologia de vento no período de inverno nas estações automáticas do INMET ao longo da costa do Espírito Santo e boia do Projeto Pirata.
35
Figura 24 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no inverno em Caravelas.
Figura 25 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no inverno em São Mateus.
36
Figura 26 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no inverno em Linhares.
Figura 27 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no inverno em Vitória.
37
Figura 28 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) no inverno em Campos.
No inverno uma grande variabilidade de direção de vento foi observada em todas as
estações automáticas. O vento nesse período mostrou uma tendência de retorno ao
primeiro quadrante com ventos Nordeste e Leste-Nordeste, semelhante ao período
de verão, apesar de terem apresentado valores significativos de intensidade na
direção Sudoeste, como em Caravelas e Campos, que chegaram a apresentar
valores entre 5,7 e 8,8 m s-1. Porém, na estação de Vitória, observou-se uma maior
frequência de ventos do quadrante Norte, na faixa entre o Noroeste e o Nordeste de
até 5,7 m s-1 de intensidade. Os valores de intensidade aumentaram em relação ao
outono, sendo que em Vitória ainda foi observado mais de 50% dos valores na faixa
entre 0,5 e 2,1 m s-1.
38
Figura 29 – Climatologia de vento no período de primavera nas estações automáticas do INMET ao longo da costa do Espírito Santo e boia do Projeto Pirata.
39
Figura 30 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) na primavera em Caravelas.
Figura 31 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) na primavera em São Mateus.
40
Figura 32 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) na primavera em Linhares.
Figura 33 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) na primavera em Vitória.
41
Figura 34 – Distribuição de ventos em termos de direção (à esquerda) e em termos de intensidade (à direita) na primavera em Campos.
Na primavera foi observada uma pequena variabilidade de direção, ficando mais
centradas entre o Norte e o Norte-Nordeste na estação de Vitória e Linhares e entre
Norte-Nordeste e Nordeste nas demais estações. Apesar de a predominância de
intensidade de vento permanecer entre 0,5 e 5,7m s-1, na primavera foram
observados as maiores percentuais de frequência de ventos com intensidade
variando entre 5,7 e 8,8 m s-1.
As modificações em termos de direção observadas nas estações costeiras também
foram observadas em oceano aberto (Figura 35). De acordo com os dados medidos
na boia do Projeto Pirata, observou-se uma modificação semelhante à encontrada
ao longo da costa nos períodos de primavera e verão, principalmente se a
compararmos com a estação de São Mateus encontrada em latitude próxima a da
boia.
42
Verão Outono
Inverno Primavera
Figura 35 – Distribuição de frequências das medidas de vento observadas na Boia do Projeto Pirata 19
o S 34
o W de acordo com as estações do ano. Nesse caso, a moda da direção variou de 90
o no
verão para 112,5o no outono, retornou a 90
o novamente no inverno e, finalmente, 45
o no primavera.
A variação sazonal da direção de vento em oceano aberto (região da boia do Projeto
Pirata) ficou restrita entre Norte-Nordeste, Leste e Sul-Sudoeste ao longo do ano,
com predomínio de intensidade entre 5,7 a 8,8 m s-1. No outono e inverno os ventos
Leste e Leste-Sudeste foram os predominantes e intensos (chegando a valores
entre 8,8 e 11,1 m s-1) enquanto no verão os ventos de Leste e Leste-Nordeste
predominaram, enquanto que na primavera os ventos foram tipicamente de Nordeste
e, em média, os mais intensos.
43
Finalmente, a ocorrência de ressurgência/subsidência costeira associada aos ventos
de Nordeste/Sudoeste ao longo da costa capixaba foi investigada através da
determinação do Índice de Ressurgência estimado para as cinco estações. O
resultado está mostrado na Figura 36.
Os resultados mostram que, com exceção da estação de Campos, o índice
apresentou períodos positivos (favoráveis ao desenvolvimento de ressurgência) e
negativos (favoráveis ao desenvolvimento de subsidência) intercalados. Índices
negativos foram predominantes durante o outono enquanto que o período de
maiores valores estiveram associados com a primavera. Embora o padrão
apresentado na estação de Vitória tenha sido similar ao estimado nas estações ao
norte, os valores do índices foram, pelo menos, uma ordem de grandeza menores
resultado das menores intensidades de vento paralelo à costa medidos naquela
estação.
Na estação de Campos observa-se uma nítida sazonalidade dos valores positivos do
índice que foram maiores entre Julho de um ano e Abril do ano seguinte e bastante
baixos entre Abril e Julho (período correspondente ao outono). De fato, esses
índices foram os maiores entre as cinco estações. A clara sazonalidade dos índices
positivos não foi observada para os valores negativos do índice sugerindo que a
ocorrência de ventos do quadrante Sul-Sudoeste ocorreram quase que regularmente
ao longo do período.
44
Figura 36 – Índice de ressurgência para as cinco estações analisadas. Índices positivos/negativos
(vermelho/azul) indicam condições favoráveis/desfavoráveis à ressurgência. A série horária das
estimativas correspondem a médias de 40 horas. Espaços em branco correspondem a ausência de
dados.
45
5 DISCUSSÃO
Através dos resultados encontrados no estudo foi possível observar que existe um
padrão coerente de direção de vento ao longo da costa o que indica que toda a área
esteja sob a ação do sistema atmosférico de meso/larga escala denominado de Alta
Subtropical do Atlântico Sul (ASAS). Esse centro é dito ser semipermanente já que
ele migra meridional a zonalmente. A migração meridional sazonal do ASAS é
controlada pela migração da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) (LUTGENS
& TARBUK, 2004), enquanto que a diferença de aquecimento entre o oceano e o
continente condiciona o deslocamento zonal.
Para entender o padrão de vento é preciso entender a dinâmica do ASAS. A Figura
37 mostra o padrão de pressão à superfície para quatro meses do ano,
representativos das estações do ano, calculados a partir da climatologia de Da Silva
(1994). Nos meses de Fevereiro e Novembro, representativos dos períodos de verão
e primavera respectivamente, o padrão de pressão é semelhante e as maiores
pressões estão centralizadas na porção sudeste do oceano Atlântico Sul, enquanto
que em Maio e Agosto, representando outono e inverno, respectivamente, o centro
de alta pressão está alongado na direção Leste-Oeste abrangendo uma maior área
superficial.
Tschuya (1985) sugeriu inclusive que neste período de outono/inverno a ASAS se
divida em dois núcleos. Com relação ao gradiente de pressão superficial verifica-se,
na Figura 37, que no período de primavera/outono que são observados os
maiores/menores gradientes de pressão, determina a predominância de ventos mais
intensos no período de primavera e mais fracos no outono, o que está de acordo
com os resultados mostrados na Tabela 2. Magnitudes médias de vento
semelhantes no verão e inverno (Tabela 2) indicam que o gradiente de pressão é
semelhante. Embora estimativas não tenham sido realizadas, a avaliação qualitativa
dos resultados mostrados na Figura 37 confirmam ser esse o padrão.
46
Fevereiro Maio
Agosto Novembro
Figura 37 – Padrão de pressão (mbar) à superfície do Centro de Alta Pressão do Atlântico Sul nos meses de Fevereiro (verão), Maio (outono), Agosto (inverno) e Novembro (primavera). As maiores pressões ocorrem em Agosto (1024 mbar) quando o núcleo do centro está deslocado mais para Oeste e Norte. Em Fevereiro o núcleo do centro está mais para o Sul e leste, próximo à costa africana. Fonte: Da Silva (1994)
A Figura 37 também permite inferir sobre as direções preferenciais do vento. A boia
do Projeto Pirata, localizada no meridiano de 34oW (e latitude de 19oS) está
fundeada em uma região onde o direcionamento principal no outono e inverno é
zonal e, portanto, ventos típicos de Leste enquanto que na primavera e outono há
uma tendência de ventos Nordeste-Leste (Figura 35). A presença continental
condiciona o padrão preferencial ao longo da costa (Figuras 11, 17, 23 e 29) já que,
comparativamente com o oceano, ele se comporta climatologicamente como um
centro de baixa pressão. Além disso, o atrito superficial é mais significativo sobre o
continente e, portanto, condiciona as menores intensidades médias observadas nas
estações costeiras em relação às medidas feitas em oceano aberto.
47
De acordo com a Tabela 2 foi na primavera e no outono que ocorreram as maiores
modificações em termos de intensidade e direção do vento. Na primavera os ventos
de Nordeste foram os mais intensos associados ao formato da ASAS e ao maior
gradiente de pressão entre o oceano e o continente. Esses resultados ratificam os
mencionados por Albino (1999) e também estão de acordo com as normais
climatológicas do Inmet para o período de 1961-1990. No entanto, apesar do padrão
ser similar, a magnitude dos dados recentes foi menor do que as normais (Tabela 3),
com exceção da estação de Campos, onde elas foram maiores. As normais
climatológicas foram distintas dos dados medidos recentemente durante o outono.
Apesar das intensidades normais serem menores neste período, os valores foram
maiores que as médias atuais. As maiores diferenças foram em termos de direção,
pois os dados atuais mostraram ventos de Sudoeste enquanto que as direções
normais foram de Sudeste. Novamente a estação de Campos foi significativamente
distinta, pois as normais não inferem uma direção preferencial.
As diferenças entre as normais e as médias atuais podem ser devidas a metodologia
de coleta das informações, tipo e qualidade de equipamento, localização da estação
etc, em suma, questões logísticas e metodológicas. Por exemplo, com apenas 3
medidas diárias (12, 18 e 24 UTC) os dados podem ter sofrido aliasing e não
estariam refletindo as reais condições vigentes do vento. A brisa marinha não seria
amostrada propriamente, por exemplo. Também é possível que as condições
climáticas estejam sofrendo algum grau de modificação e os presentes resultados já
estariam refletindo essas modificações. A análise desta questão está além do
escopo do presente estudo. Finalmente, também é preciso considerar que o
conjunto de dados é reduzido comparado aos 30 anos de informação usada para
estabelecer as normais climatológicas (INMET, 2009).
48 Tabela 3 - Média mensal das intensidades (m s
-1) e direções do vento (
o, de acordo com a rosa dos ventos) nas estações automáticas de Caravelas, São
Mateus, Linhares, Vitória e Campos, de acordo com as Normais Climatológicas do Brasil. Em destaque os períodos de outono e início de inverno indicando as mudança de direção do vento, mais voltado para Sul-Sudeste. Dados insuficientes para geração de médias está representado com a letra “C”.
Mês Caravelas Linhares São Mateus Vitória Campos
Int Dir Int Dir Int Dir Int Dir Int Dir
Jan 3,36 53 3,24 43 4,21 54 3,29 32 2,26 49
Fev 3,11 64 2,99 49 3,66 63 3,31 29 2,54 51
Mar 2,82 90 2,62 58 3,23 66 3,06 37 1,90 62
Abr 2,93 137 2,51 164 2,73 123 3,22 210 1,32 C
Mai 2,82 148 2,21 163 2,51 147 2,89 228 1,14 C
Jun 2,62 146 2,31 146 2,31 140 2,69 225 1,26 C
Jul 2,67 134 2,27 145 2,59 112 2,89 C 1,50 C
Ago 2,85 98 2,85 81 3,11 84 3,37 24 2,18 63
Set 3,29 86 3,39 96 3,64 82 3,62 37 2,70 59
Out 3,67 71 3,48 86 4,03 73 3,58 35 2,40 68
Nov 3,74 70 3,52 63 4,20 63 3,59 40 2,29 72
Dez 3,62 56 3,44 39 4,36 56 3,47 23 2,20 57
49
Como o vento responde a um padrão de pressão e esta responde ao balanço líquido
de calor, a Figura 38 mostra as componentes do fluxo de calor na interface oceano-
atmosfera para a região de estudo. Os resultados mostram que no verão e
primavera o oceano funciona como reservatórios de calor recebendo calor da
atmosfera (fluxo líquido positivo na interface oceano-atmosfera), enquanto no outono
e inverno o oceano perde calor gradativamente (fluxo líquido negativo na interface
oceano-atmosfera) (KANTHA & CLAYSON, 2003).
Figura 38 – Climatologia das componentes do fluxo de calor na interface oceano-atmosfera para a região de estudo. A linha preta indica o fluxo líquido de calor: positivo (verão e primavera) e negativo (outono e inverno). As demais linhas representam o fluxo de calor latente (azul), fluxo de calor sensível (ciano), onda longa (vermelho) e onda curta (verde).
A Figura 38 mostra que a perda líquida de calor é coerente com o input de onda
curta oriunda do sol, há um aumento no fluxo de calor latente durante o outono e um
aumento do fluxo líquido de onda longa no inverno. Esse resultado foi associado
50 com a dinâmica anual de movimentação da ASAS. Por exemplo, o ar seco
descendente em um centro de alta pressão aumenta a diferença de umidade entre o
oceano e a atmosfera e aumenta a perda de calor latente. Kara et al. (2000) afirma
que a parda de calor latente é condicionada pela pelo aumento na intensidade do
vento. Embora haja um aumento na intensidade de vento do outono para o inverno o
aumento na perda de calor latente parece ser mais condicionado pela diferença de
umidade.
Um ar mais seco retém menos calor de onda longa. Assim, o aumento na perda de
calor de onda longa durante o inverno pode ser resultado da presença desse centro
sobre o continente. Da fato, as condições meteorológicas na região do Espírito
Santo mostram que o outono e o inverno são épocas de seca e com baixa umidade
relativa do ar.
A variação anual da pressão atmosférica em superfície é mostrada na Figura 39. Os
resultados mostram que as máximas e mínimas de pressão ocorrem em Julho e
Janeiro, respectivamente. Essa dinâmica ratifica a dinâmica anual de movimentação
da ASAS uma vez que a radiação de onda curta não aquece a atmosfera, já que ela
é aquecida por baixo.
Figura 39 – variação de pressão local para a estação de Vitória nos anos de 2008 a 2011 evidenciando uma máxima pressão no inverno e uma mínima no verão.
51 Por o continente nessa época estar sujeito ao centro de alta pressão, assim como os
oceano, a explicação para as diferenças de direção observadas nas estações de
Vitória e Linhares no inverno estão condicionadas aos efeitos orográficos das
regiões, assim como a localização a qual estão instaladas as estações, mais
afastadas da costa e a quantidade de solo exposto no condicionamento das brisas
marítimas e continentais.
De acordo com a Equação 1 verifica-se que altos valores de índice de ressurgência
estão associados a maior capacidade potencial de gerar ressurgência (BAKUN,
1973) costeira. Assim, dentre os dados analisados o maior potencial ocorreria na
região de Campos e os menores ocorreriam na região de Vitória. Sazonalmente,
como os ventos mais intensos ocorreram na primavera, é esse o período mais
favorável para o desenvolvimento do transporte superficial de água em direção ao
oceano aberto e ascensão de água subsuperficial próximo ao oceano. A
predominância de ventos do quadrante Sul no outono se traduzem em condições
desfavoráveis ao desenvolvimento de ressurgência costeira.
Evidências de águas mais frias chegando a costa capixaba foram vistas em um
trabalho realizado pela CEPEMAR em 2004 como nas Figuras 40 e 41, as quais
mostram uma semelhança na distancia da costa de chegada de água mais frias, no
final do verão e final do inverno.
52
Figura 40 – Carta de temperatura da superfície do mar da região sudeste do Brasil, no final do verão, mostrando uma água mais fria cerca de 1 ou 2°C na região mais próxima a costa do que as regiões mais afastadas. Fonte: CEPEMAR (2004).
Figura 41 – Carta de temperatura da superfície do mar da região sudeste do Brasil, no final do inverno de 2001, mostrando uma água mais fria cerca de 1 ou 2°C na região mais próxima a costa do que as regiões mais afastadas. Fonte:CEPEMAR (2004).
A distância da costa a qual é possível observar águas mais frias é semelhante nos
períodos de verão e inverno devido a similaridade observada nessas épocas,
53 principalmente relacionada a direção predominante de ventos. Apesar de restrita,
uma forma indireta de ocorrência de ressurgência seria o padrão superficial da
concentração de clorofila-a. Um exemplo é mostrado na Figura 42.
Figura 42 - Concentração de clorofila-a estimadas pelo sensor MODIS ao longo da costa capixaba do dia 08 de março de 2007 (esquerda), 23 de junho de 2006 (centro) e 14 de outubro de 2007 (direita).
Associar diretamente a ocorrência de ressurgência ao padrão mostrado na Figura 42
é difícil porque a região costeira é passível de contaminação na estimativa de
clorofila-a. De qualquer forma verifica-se que o padrão de clorofila-a em março e em
outubro são similares com as maiores concentrações localizadas bem próximas a
costa. Ventos de Nordeste típicos deste período associados a maior insolação
poderiam limitar a ascensão de água ressurgida a uma distância dependente do
impulso do vento, de Corioli e do raio interno de Rossby (CUSHMAN-ROISING,
2009). Já durante o outono (junho) ventos típicos do quadrante Sul associados a
uma perda líquida de calor pelo oceano favoreceriam subsidência costeira e mistura
vertical ao longo da plataforma continental, o fato de uma grande concentração de
clorofila ser presente nessa época não está relacionada a ascensão de água
provocada pelo vento, e sim, pode estar relacionada a outros fatores.
A intensidade do vento que atinge a região costeira do estado é fraca se comparado,
por exemplo, com os resultados encontrados por Carvalho et al. (2003) para a região
de Cabo Frio, cuja componente do vento paralela à costa ultrapassa os 7 m s-1 na
maioria dos dados observados. A ressurgência costeira na região sudeste do Brasil
é também favorecida pelo formato da topografia da plataforma (RODRIGUES &
54 LORENZETTI, 2001). No caso da costa capixaba os ventos são favoráveis ao
desenvolvimento de ressurgência costeira.
Se considerarmos, por exemplo, uma camada de Ekma fixa de 5m de profundidadee
um transporte de 0,5m s-1, teremos aproximadamente 250l sendo arrastado da costa
para o oceano em um segundo. Comparado a outros trabalhos, esse tipo de
trasporte é sim favorável e influenciador de uma ascesão de água fria próximo ao
continente. Porém, é necessário um maior estudo sobre a origem da água fria
observada ao longo da costa, item esse fora do escopo deste trabalho.
55
6 CONCLUSÃO
Os ventos que ocorreram no estado do Espírito Santo são tipicamente de Nordeste e
Leste-Nordeste no verão e inverno e principalmente de Nordeste na primavera, a
exceção da estação de Vitória que apresenta também componentes de Noroeste
nestes períodos. No inverno é provável que os ventos medidos na estação de Vitória
(e possivelmente em Linhares) sejam mais condicionados por efeitos orográficos e a
presença de solo descoberto que favorece a ocorrência de brisa marítima.
As intensidades e direções de incidência de vento variaram da costa para o oceano
devido ao efeitos orográficos dos continentes. Ventos do quadrante Sul e Sudoeste
ocorrem principalmente nos períodos de outono e com intensidades reduzidas,
sendo que as maiores intensidades são observadas nos períodos de primavera.
Sendo assim, as estações de verão e inverno ocupam posição intermediária entre os
extremos de primavera e outono.
Uma preocupação por parte das empresas petrolíferas é relacionada a dispersão do
óleo no mar, principalmente em regiões próximas a costa cujo óleo pode atingir a
região costeira causando sérios danos para a vida marinha e da população
adjacente. Devido ao padrão de ventos observado na costa do estado e ao
transporte de água superficial derivado deste padrão, considerando que ventos
acima de 20km h-1 determinam a movimentação de manchas de óleo em mar aberto
(FINGAS, 2001) é possível que em casos de derrame de óleo próximo a costa do
Espírito Santo este venham a atingir a costa, principalmente nos períodos do ano o
qual o vento ultrapassa 5,5m s-1, como na primavera e no verão. Já no outono, com
ventos mais fracos, um transporte preferencial em direção a região costeira foi
observado, garantindo assim uma possibilidade de chegada de óleo a costa, devido
ao transporte de Ekman.
56 O padrão de ventos que ocorre na região é favorável a ocorrência de ressurgência
costeira durante o ano, principalmente na primavera por possuir os maiores índices
de ressurgência e exceto nos períodos de outono, cujo índice foi mais negativo,
favorecendo uma subsidência de água. Para uma confirmação dessa ressurgência
deve-se analisar a estratificação da coluna d’água e as modificações que ocorrem
na camada de mistura relacionadas as mudanças de vento durante o ano.
57
7 PERSPECTIVAS FUTURAS
O presente trabalho inicia um estudo da forçante de vento na costa capixaba. Uma
análise espaço-temporal inicial foi realizada com base em dados de melhor
resolução temporal que os utilizados no cálculo das normais climatológicas do Brasil,
por possuir dados horários ao contrario de três dados diários. Porém, não possui a
quantidade de tempo necessária a uma boa climatologia quanto um conjunto de
dados de 30 anos, como nas normais. Dados remotos e dados in situ de maiores
resoluções são necessários para que seja feita uma climatologia de vento adequada
e uma melhor caracterização dos ventos na costa do estado.
Como o início de uma análise, este estudo indica a ressurgência costeira, devida ao
transporte de Ekman, mas não a comprova. Análises mais apuradas com retirada de
brisa e correlação com outras forçantes seriam necessárias para o entendimento
dos mecanismos influenciadores da ressurgência costeira na região. Além de vento,
análises de temperatura, salinidade, comportamento de massas d’água na região
podem comprovar a ocorrência de ascensão de água na costa do estado, visto que
a passagem de correntes ou a dinâmica da camada de mistura possam ser
forçantes no desenvolvimento de ressurgência costeira.
Para isso, a análise desses diferentes fatores e a correlação entre a forçante do
vento com a distribuição de clorofila juntamente com a estratificação da coluna
d’água, podem responder as diferenças sazonais encontradas em termos de
parâmetros físicos da água superficial dos oceanos e da atmosfera e o resultado da
interação entre eles.
58
8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALBINO, J. 1999. Morfodinâmica e processo de sedimentação atual das praias
de Bicanca à Povoação, ES. 1999. Tese (Doutorado em Geologia Sedimentar) –
Universidade de São Paulo, Instituto de Geociências, São Paulo, 1999.
ANDERSON, R. J. A Study of Wind Stress and Heat Flux Over Ocean by the Inertial
Dissipation Method, Journal of Physical Oceanography. V.23, 1993.
BAKUN, A., Coastal upwelling indices, west coast of North America, 1946-71, Tech.
Rep.NMFS SSRF-671, 103 pp., Nat. Oceanic and Atmos. Admin., Seattle, Wash.,
1973.
BAKUN, A.; NELSON, C. S. The Seasonal Cycle of Wind-Stress Curl in Subtropical
Eastern Boundary Current Region. Journal of Physical Oceanography. V.21, 1991
BASTOS, C.C.; FERREIRA, N.J. Análise Climatológica da Alta Subtropical do
Atlântico Sul. IN: XI CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, 2000, Rio
de Janeiro: Sociedade Brasileira de Meteorologia, Rio de Janeiro, 2000.
BOWEN, I. S. The ratio of heat losses by conduction and by evaporation from any
water surface. Physical Review New York, v. 27, p. 779-787, 1926
CARVALHO, G. de A., CABRAL, A. P., FERNANDEZ, M. A. dos S. Correlação entre
o campo de vento médio e um índice que define a intensidade da ressurgência na
região do Cabo Frio (23ºS / 42ºW) através de dados orbitais (QUIKSCAT / AVHRR).
Anais XI SBBR, Belo Horizonte, INPE, p.1509 – 1514, 2003.
CASTELÃO, R. M.; BARTH, J. A. Upwelling around Cabo Frio, Brazil: The
importance of wind stress curl. Geophysical Research Letters, v. 33, 2006.
59 CEPEMAR – EIA/RIMA para Atividade de Produção de Óleo e Gás no Campo de
Golfinho – Bacia do Espírito Santo. Petrobrás – UN/ES. CPM RT 085/04, Volume
II/IV, 1134 p., 2004.
CUSHMAN-ROISING, B.; BECKERS. J. M. Introduction to Geophysical Fluid
Dynamics: Physical and Numerical Aspects. Academic Press, 2009.
DA Silva, Atlas of Surface Marine Data – Sea level air pressure, 1994. Disponível
em: < http://iridl.ldeo.columbia.edu/SOURCES/.DASILVA/.SMD94/.climatology>
Acesso em: em: 02 Abr 2013.
FERNANDES, L. F. L., GUALANDI, R. L. S., NUNES, R. A., AMARAL, T. S. &
FERREIRA, M. M. 6º Relatório de Monitoramento Ambiental do Projeto Recifes
Artificiais Marinhos (RAM): Victory 8B. Cap. 8: Estudo da Comunidade
Zooplanctônica; Vitória: Departamento de Ecologia e Recursos Naturais (DERN),
Universidade Federal do Espírito Santo, 2007.
FINGAS, M. The Basics of Oil Spill Cleanup. 2nd ed. CRC PressLLC U.S, 2001.
INMET – Normais Climatológicas do Brasil (1961-1990)/ Organizadores: RAMOS, A.
M.; SANTOS, L. A. R.dos; FORTES, L. T. G. Brasilia, DF, 2009.
KANTHA, L.; CLAYSON, C. A. Ocean Mixed Layer. Boundary Layers. Elsevier
Science Ltd., 2003
KARA, A. B.; ROCHFORD, P.A. HURLBURT, H.E. Mixed Layer Depth Variability and
Barrier Layer Formation over the North Pacific Ocean. Journal of Geophysical
Research-Oceans, v.105, p.16783-16801, 2000.
LEAL, P. R. Variações quantitativas do Fitoplâncton, com Ênfase na Importância e
contribuição das Cianobactérias Picoplanctônicas, em uma Região Marinha de
Águas Oligotróficas Intermediárias Tropicais, Guarapari – ES. Dissertação de
60 Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Oceanografia Ambiental. Universidade
Federal do Espírito Santo. Vitória. 2009.
LUTGENS, F. K.; TARBUCK, E. J. Circulation of the Atmosphere. In: ___ The
Atmosphere: An Introduction to Meteorology. 9. ed. Ed. New Jersey: Person
Education, 2004. cap. 7.
PICKETT, M. H.Improving wind-based upwelling estimates off the west coast of north
and south America.Tese de Doutorado. Naval Postgraduate School. Monterey,
California, 2003
RODRIGUES, R.F. & LORENZETTI, J.A. A numerical study of the effects of bottom
topography and coastline geometry on the southeast Brazilian coastal upwelling.
Continental Shelf Research, 2001.
SCHMID, C., SCHAFER, H., PODESTÁ, G., ZENK, W. The Vitória Eddy and Its
Relation to Brazil Current. Journal of Physical Oceanography. v 25. pp. 2532-2546.
1994.
SOUZA, R.B., GHERARDI, D.F.M., SATO, O.T., POLITO, P.S., KAMPEL, M.,
LENTINI, C.A.D. Climatologia e variabilidade ambiental marinha na região do Banco
dos Abrolhos determinada por satélites: resultados preliminares do projeto Pro-
Abrolhos. Anais XIII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. Florianópolis,
Brasil. 2007.
TOMCZAK, M.; GODFREY, J. S. Regional Oceanography: An Introduction. pdf
version. 2001
TSUCHIYA, M. Evidence of a double-cell subtropical gyre in the South Atlantic
Ocean, J. Mar. Res., 43, 57–65, 1985.
61 VAREJÃO-SILVA, M. A. Meteorologia e Climatologia, capítulo VII Atmosfera em
Movimento. Recife, 2006.
VIEIRA, F. C. S. Evolução Temporal do Uso e Ocupação do Solo para os anos
de 1994 e 2002 o município de Vitória, ES, utilizando imagens orbitais do
satélite Landsat. Monografia apresentada ao Departamento de Geografia da
Universidade Federal do Espírito Santo, Bacharel em Geografia. UFES, 2004.
WAINER, I.; TASCHETTO, A. Climatologia na Região entre o Cabo de São Tomé
(RJ) e o Chuí (RS), Diagnóstico para os Períodos Relativos aos Levantamentos
Pesqueiros do Programa REVIZEE In:__ROSSI-WONGTSCHOWSKI, C. L. D. B.;
MADUREIRA, L. S – P.; O Ambiente Oceanográfico da Plataforma Continental e
do Talude na Região Sudeste-Sul do Brasil. Ed. Editora da Universidade de São
Paulo. São Paulo, 2006.