Modelo numérico tri-dimensional linear da plataforma continental do Estado do Maranhão

Pereira, José Edson Rodrigues; Harari, Joseph

doi:10.1590/S0373-55241995000100002

Resumos

Um modelo numérico hidrodinámico tri-dimensional linear, do tipo Heaps, foi implementado para a plataforma continental do Estado do Maranhão, visando a simulação da circulação gerada por efeitos astronômicos e meteorológicos na área. O modelo foi processado para cinco condições, a fim de calcular a circulação na plataforma devida aos seguintes efeitos: componente de maré semi-diurna lunar principal (M2), composição das principais componentes astronômicas de maré na área, condições meteorológicas médias de verão, condições meteorológicas médias de inverno e forçantes de maré em períodos específicos de interesse. Mapas cotidais e elipses de correntes da componente M2 foram obtidos, sendo esta componente preponderante na circulação local. Elevações e correntes sazonais médias são, em geral, muito menores que as astronômicas, permitindo o uso apenas de forçantes de maré em previsões hidrodinámicas. As simulações do modelo foram satisfatórias na plataforma e menos precisas nas baías e áreas internas rasas, onde atrasos de fase significativos são observados, devido a efeitos de menor escala que a adotada pelo modelo.

Modelagem numérica; Modelos tri-dimensionais lineares; Correntes de maré; Correntes de deriva; Mapas cotidais; Circulações sazonais médias; Coeficientes dissipativos; Plataforma Continental do Estado do Maranhão; Brasil

A linear three-dimensional hydrodynamical numerical model, Heaps type, was implemented to the continental shelf of Maranhão State, aiming the simulation of the circulation generated by astronomical and meteorological effects in that area. Five runs of the model were performed, in order to compute the circulation in the shelf due to the following effects: principal lunar semi-diurnal component (M2), composition of the principal astronomical components in the area, mean summer meteorological conditions, mean winter meteorological conditions and tidal forcing in specific periods of interest. M2 cotidal maps and currents ellipses were obtained, that one being the most important component in the tidal circulation. Mean seasonal elevations and currents are generally much smaller than the astronomical ones, allowing the use of tidal forcing only in hydrodynamic predictions.The model simulations were satisfactory in the platform and less precise within bays and internal shallow areas, where significative delays are observed, due to effects of smaller scale than the one adopted by the model.

Numerical modelling; Three-dimensional linear models; Tidal currents; Drift currents; Cotidal maps; Mean seasonal circulations; Dissipative coefficients; Continental shelf of Maranhão State; Brazil

ARTIGOS

Modelo numérico tri-dimensional linear da plataforma continental do Estado do Maranhão

Linear three-dimensional numerical model of Maranhão State continental shelf

José Edson Rodrigues Pereira; Joseph Harari

Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (Caixa Postal 66149, 05389-970, São Paulo, SP, Brasil)

RESUMO

Um modelo numérico hidrodinámico tri-dimensional linear, do tipo Heaps, foi implementado para a plataforma continental do Estado do Maranhão, visando a simulação da circulação gerada por efeitos astronômicos e meteorológicos na área. O modelo foi processado para cinco condições, a fim de calcular a circulação na plataforma devida aos seguintes efeitos: componente de maré semi-diurna lunar principal (M₂), composição das principais componentes astronômicas de maré na área, condições meteorológicas médias de verão, condições meteorológicas médias de inverno e forçantes de maré em períodos específicos de interesse. Mapas cotidais e elipses de correntes da componente M₂ foram obtidos, sendo esta componente preponderante na circulação local. Elevações e correntes sazonais médias são, em geral, muito menores que as astronômicas, permitindo o uso apenas de forçantes de maré em previsões hidrodinámicas. As simulações do modelo foram satisfatórias na plataforma e menos precisas nas baías e áreas internas rasas, onde atrasos de fase significativos são observados, devido a efeitos de menor escala que a adotada pelo modelo.

Descritores: Modelagem numérica, Modelos tri-dimensionais lineares, Correntes de maré, Correntes de deriva, Mapas cotidais, Circulações sazonais médias, Coeficientes dissipativos, Plataforma Continental do Estado do Maranhão, Brasil.

ABSTRACT

A linear three-dimensional hydrodynamical numerical model, Heaps type, was implemented to the continental shelf of Maranhão State, aiming the simulation of the circulation generated by astronomical and meteorological effects in that area. Five runs of the model were performed, in order to compute the circulation in the shelf due to the following effects: principal lunar semi-diurnal component (M₂), composition of the principal astronomical components in the area, mean summer meteorological conditions, mean winter meteorological conditions and tidal forcing in specific periods of interest. M₂ cotidal maps and currents ellipses were obtained, that one being the most important component in the tidal circulation. Mean seasonal elevations and currents are generally much smaller than the astronomical ones, allowing the use of tidal forcing only in hydrodynamic predictions.The model simulations were satisfactory in the platform and less precise within bays and internal shallow areas, where significative delays are observed, due to effects of smaller scale than the one adopted by the model.

Descriptors: Numerical modelling, Three-dimensional linear models, Tidal currents, Drift currents, Cotidal maps, Mean seasonal circulations, Dissipative coefficients, Continental shelf of Maranhão State, Brazil.

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(Manuscript received 08 April 1994; revised 02 December; accepted 24 May 1995)

BOWDEN, K. F., FAIRBAIRN, L. A. & HUGHES, P. 1959. The distribution of shearing stresses in tidal currents, Geophys. J. R. astron. Soc, 2:288-305.
DAVIES, A. M. 1977. Three-dimensional model with depth varying eddy viscosity. In: Nihould, J. C. J. ed. Bottom Turbulence: proc. of the 8^th Intern. Liège Colloq. on Ocean Hydrodynamics. Amsterdam, Elsevier, p. 27-48.
_____ 1980. On formulating a three-dimensional hydrodynamic sea model with an arbitrary variation of vertical eddy viscosity. Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., (22):187-211.
_____ & STEPHENS, C. V. 1983. Comparison of the finite difference and Galerkin methods as applied to the solution of the hydrodynamical equations. Appl. Math. Modelling, (7):226-240.
DEFANT, A. 1961. Physical oceanography. Pergamon Press, vol. 1,729p. vol. 2, 598p.
DIRETORIA DE HIDROGRAFIA E NAVEGAÇÃO (DHN). 1975. Cartas náuticas, nş 40 e 410.
_____ 1965. Roteiro Brasil. Parte I, 403p.
FERRAZ, L. A. C. 1975. Tidal and current prediction for the Amazon's north channel using a hydrodynamical-numerical model. M.Sc. Dissertation. California, Naval Postgraduate School. 85p.
HALTINER, G. J. & WILLIAMS R. T. 1980. Numerical prediction and dynamic meteorology. New York, John Wiley, 477p.
HARARI, J. 1984. Modelo numérico hidrodinâmico tri-dimensional linear da plataforma continental sudeste do Brasil. Tese de doutorado. Universidade de São Paulo, Instituto Astronômico e Geofísico, 203p.
_____ 1985. Desenvolvimento de um modelo numérico hidrodinâmico tri-dimensional linear, para a simulação e a previsão da circulação na plataforma brasileira, entre 23ş e 26şS. Bolm. Inst. oceanogr., S Paulo, 35:159-191.
_____ 1991. Modelo numérico hidrodinâmico tri-dimensional linear do Oceano Atlântico Sul. Tese de livre-docência. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 403 p.
HEAPS, N. S. 1972. On the numerical solution of the three-dimensional hydrodynamical equations for tides and storm surges. Mém. Soe. r. Sei. Liège, 6(2):143-180.
HELLERMAM, S. 1967. An updated estimate of the wind stress on the world ocean. Mon. Weath. Rev., 95(9):607-626.
LOON, H. van 1984. Climates of the oceans. In: World Survey of Climatology, v. 15. Amsterdam, Elsevier, 716p.
PEREIRA, J. E. R. 1993. Modelagem numérica tri-dimensional da circulação na plataforma continental do Estado do Maranhão. Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 106 p.
PUGH, D. T. 1987. Tides, surges and mean sea-level. New York, John Wiley, 471p.
RAMMING, H. G. & KOWALIK, Z. 1980. Numerical modelling of marine hydrodynamics, applications to dynamical physical processes. Amsterdam, Elsevier. 368p.
SCHWIDERSKI, E. 1980. On charting global ocean tides. Revs. Geophys. Space Phys. 18:243-268.

Datas de Publicação

Publicação nesta coleção
11 Maio 2012
Data do Fascículo
1995

Histórico

Aceito
24 Maio 1995
Revisado
02 Dez 1994
Recebido
08 Abr 1994

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[1] BOWDEN, K. F., FAIRBAIRN, L. A. & HUGHES, P. 1959. The distribution of shearing stresses in tidal currents, Geophys. J. R. astron. Soc, 2:288-305.

[2] DAVIES, A. M. 1977. Three-dimensional model with depth varying eddy viscosity. In: Nihould, J. C. J. ed. Bottom Turbulence: proc. of the 8^th Intern. Liège Colloq. on Ocean Hydrodynamics. Amsterdam, Elsevier, p. 27-48.

[3] _____ 1980. On formulating a three-dimensional hydrodynamic sea model with an arbitrary variation of vertical eddy viscosity. Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., (22):187-211.

[4] _____ & STEPHENS, C. V. 1983. Comparison of the finite difference and Galerkin methods as applied to the solution of the hydrodynamical equations. Appl. Math. Modelling, (7):226-240.

[5] DEFANT, A. 1961. Physical oceanography. Pergamon Press, vol. 1,729p. vol. 2, 598p.

[6] DIRETORIA DE HIDROGRAFIA E NAVEGAÇÃO (DHN). 1975. Cartas náuticas, nş 40 e 410.

[7] _____ 1965. Roteiro Brasil. Parte I, 403p.

[8] FERRAZ, L. A. C. 1975. Tidal and current prediction for the Amazon's north channel using a hydrodynamical-numerical model. M.Sc. Dissertation. California, Naval Postgraduate School. 85p.

[9] HALTINER, G. J. & WILLIAMS R. T. 1980. Numerical prediction and dynamic meteorology. New York, John Wiley, 477p.

[10] HARARI, J. 1984. Modelo numérico hidrodinâmico tri-dimensional linear da plataforma continental sudeste do Brasil. Tese de doutorado. Universidade de São Paulo, Instituto Astronômico e Geofísico, 203p.

[11] _____ 1985. Desenvolvimento de um modelo numérico hidrodinâmico tri-dimensional linear, para a simulação e a previsão da circulação na plataforma brasileira, entre 23ş e 26şS. Bolm. Inst. oceanogr., S Paulo, 35:159-191.

[12] _____ 1991. Modelo numérico hidrodinâmico tri-dimensional linear do Oceano Atlântico Sul. Tese de livre-docência. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 403 p.

[13] HEAPS, N. S. 1972. On the numerical solution of the three-dimensional hydrodynamical equations for tides and storm surges. Mém. Soe. r. Sei. Liège, 6(2):143-180.

[14] HELLERMAM, S. 1967. An updated estimate of the wind stress on the world ocean. Mon. Weath. Rev., 95(9):607-626.

[15] LOON, H. van 1984. Climates of the oceans. In: World Survey of Climatology, v. 15. Amsterdam, Elsevier, 716p.

[16] PEREIRA, J. E. R. 1993. Modelagem numérica tri-dimensional da circulação na plataforma continental do Estado do Maranhão. Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 106 p.

[17] PUGH, D. T. 1987. Tides, surges and mean sea-level. New York, John Wiley, 471p.

[18] RAMMING, H. G. & KOWALIK, Z. 1980. Numerical modelling of marine hydrodynamics, applications to dynamical physical processes. Amsterdam, Elsevier. 368p.

[19] SCHWIDERSKI, E. 1980. On charting global ocean tides. Revs. Geophys. Space Phys. 18:243-268.