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Numerical diagnostic of the circulation in the Santos Bight with COROAS hydrographic data

Abstracts

This work represents part of the analyses of the data generated during the first two mesoscale hydrographic cruises of COROAS Project: one during the Summer and the other during the Winter of 1993. The area surveyed during these cruises is the region of the South Brazil Bight (or Santos Bight) limited at the coast by the cities of Ubatuba and Iguape, extending from the 50 m isobath to oceanic regions with depths greater than 2500 m. The main goal of this work consisted of the adaptation of the Princeton Ocean Model to the area of study, including realistic topography, observed thermohaline structure and open boundaries. Using this model, a set of diagnostic experiments was realized using density structures based on the COROAS hydrographic data. The baroclinic velocity fields obtained, as expected from preliminary analyses of the thermohaline structures, showed similar features for the Brazil Current in bOla seasonal cruises. The results show an intrusion of Tropical Water over the continental shelf in the region between Ubatuba and Santos, both during the Summer and the Winter cruises. The results also suggest the penetration of the South Atlantic Central Water, underneath the Tropical Water, to the external part of the continental shelf in both occasions.

Brazil Current; Thermohaline structure; Santos bight; a-coordinate; Coroas Project


Este artigo representa parte das análises desenvolvidas com os dados hidrográficos coletados durante os dois primeiros cruzeiros do sub-projeto Hidrografia de Meso-escala (HM) do Projeto COROAS: o primeiro no verão e o outro no inverno de 1993. A área amostrada nos dois cruzeiros é limitada na costa pelas cidades de Iguape e Ubatuba, estendendo-se da isóbata de 50 m até regiões oceânicas com mais de 2500 m de profundidade. O objetivo central deste trabalho resumiu-se na adaptação do Princeton Ocean Model para a região de estudo, incluindo batimetria real, os campos termohalinos observados e contornos abertos. Usando-se esse modelo, realizou-se um conjunto de experimentos diagnósticos usando estruturas de densidade baseadas nos dados hidrográficos do COROAS. Os campos baroclínicos de correntes obtidos, de acordo com o esperado a partir de análises das estruturas termohalinas, apresentaram feições para a Corrente do Brasil bastantes similiares em ambos os cruzeiros. Esses resultados sugerem uma intrusão da Agua Tropical sobre a plataforma continental na região entre Ubatuba e Santos, tanto durante o cruzeiro de verão quanto no de inverno. Os resultados sugerem, também, penetração da Agua Central do Atlântico Sul sobre a plataforma nas duas ocasiões.


RESEARCH ARTICLES

Numerical diagnostic of the circulation in the Santos Bight with COROAS hydrographic data

Mauro Cirano; Edmo José Dias Campos

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

ABSTRACT

This work represents part of the analyses of the data generated during the first two mesoscale hydrographic cruises of COROAS Project: one during the Summer and the other during the Winter of 1993. The area surveyed during these cruises is the region of the South Brazil Bight (or Santos Bight) limited at the coast by the cities of Ubatuba and Iguape, extending from the 50 m isobath to oceanic regions with depths greater than 2500 m. The main goal of this work consisted of the adaptation of the Princeton Ocean Model to the area of study, including realistic topography, observed thermohaline structure and open boundaries. Using this model, a set of diagnostic experiments was realized using density structures based on the COROAS hydrographic data. The baroclinic velocity fields obtained, as expected from preliminary analyses of the thermohaline structures, showed similar features for the Brazil Current in bOla seasonal cruises. The results show an intrusion of Tropical Water over the continental shelf in the region between Ubatuba and Santos, both during the Summer and the Winter cruises. The results also suggest the penetration of the South Atlantic Central Water, underneath the Tropical Water, to the external part of the continental shelf in both occasions.

Descriptors: Brazil Current, Thermohaline structure, Santos bight, a-coordinate, Coroas Project.

RESUMO

Este artigo representa parte das análises desenvolvidas com os dados hidrográficos coletados durante os dois primeiros cruzeiros do sub-projeto Hidrografia de Meso-escala (HM) do Projeto COROAS: o primeiro no verão e o outro no inverno de 1993. A área amostrada nos dois cruzeiros é limitada na costa pelas cidades de Iguape e Ubatuba, estendendo-se da isóbata de 50 m até regiões oceânicas com mais de 2500 m de profundidade. O objetivo central deste trabalho resumiu-se na adaptação do Princeton Ocean Model para a região de estudo, incluindo batimetria real, os campos termohalinos observados e contornos abertos. Usando-se esse modelo, realizou-se um conjunto de experimentos diagnósticos usando estruturas de densidade baseadas nos dados hidrográficos do COROAS. Os campos baroclínicos de correntes obtidos, de acordo com o esperado a partir de análises das estruturas termohalinas, apresentaram feições para a Corrente do Brasil bastantes similiares em ambos os cruzeiros. Esses resultados sugerem uma intrusão da Agua Tropical sobre a plataforma continental na região entre Ubatuba e Santos, tanto durante o cruzeiro de verão quanto no de inverno. Os resultados sugerem, também, penetração da Agua Central do Atlântico Sul sobre a plataforma nas duas ocasiões.

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Acknowledgements

The authors would like to express their gratitude to Dr. Jerry L. Miller (NRL/SSC) for his valuable help in the implementation of the POM for the simulations discussed in this paper. Project COROAS was funded by Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) - Proc. 91/0542-7, and by Conselho Nacional de Desenovolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) ­Proc. 40.3007/91-7. This work is part of Project DABAS (FAPESP 9413091-4).

References

Blumberg, A. F. & Mellor, G. L. 1987. A description of a three- dimensional coastal ocean circulation model In: Heaps, N. S. ed. Three dimensional coastal ocean models. Coastal and Estuarine Sciences, 4:1-16.

Campos, E. J. D.I995. Estudos da circulação oceânica no Atlântico tropical e na região oeste do Atlântico subtropical sul. Tese de livre-docência. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 114 p.

Campos, E. J. D. & Olson, D. B. 1991. Stationary rossby waves in western boundary currents extensions. J. phys. Oceanogr., 21(8):1202-1224.

Campos, E. J. D.; Godoi, S. S.; Ikeda, Y.; Nonato, L. V. & Gonçalves, J. E. 1994. Summertime thermohaline structure of the Brazil Current Region between Santos (SP) and Rio de Janeiro (RJ). Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 42(112):1-18.

Campos, E. J. D.; Gonçalves, J. E. & Ikeda, Y. 1995. Water mass characteristics and geostrophic circulation in the South Brazil Bight: Summer of 1991. J. geophys. Res., 100(C9):18537-18550.

Castro Filho, B. M. 1985. Subtidal response to wind forcing in the South Brazil Bight during winter. Ph.D. Thesis. University of Miami. 211 p.

Chapman, D. C. 1985. Numerical treatment of cross-shelf open boundaries in a barotropic coastal ocean model. J. phys. Oceanogr., 15(8):1060-1075.

Cirano, M. 1995. Utilização de modelo numérico no estudo diagnóstico da circulação oceânica na bacia de Santos. Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 116 p.

Emilsson, I. 1961. The shelf and coastal waters off Southern Brazil. Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 11(2):101-112.

Evans, D. L.; Signorini, S. R. & Miranda, L. B. 1983. A note on the transport of the Brazil current. J. phys. Oceanogr., 13(9):1732-1738.

Garfield m, N. 1990. The Brazil current at subtropical latitudes. Ph.D. Thesis. University of Rhode Island. 121 p.

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. 203 p.

Hellerman, S. & Rosenstein, M. 1983. Normal monthly wind stress over the world ocean with error estimates. J. phys. Oceanogr., 13(7):1093-1104.

Ikeda, Y. & Campos, E. J. D. 1995. Oceanic circulation in western region of the South Atlantic - The COROAS experiment. WOCE Panel, (61):9-11.

Levitus, S. 1982. Climatological atlas of the world ocean. NOAA Prof. Paper 13. 173 p.

Lorenzzetti J. A; Tanaka, K. & Wang, J. D. 1988. Simulação numérica da ressurgência costeira em Cabo Frio (RJ) através de um modelo em elementos finitos de duas camadas. São José dos Campos, INPE. (INPE-4502- RPE/561).

Matano, R. P. & Philander, S. G. H.1993. Heat and mass balances of the South Atlantic Ocean calculated from a numerical model. J. geophys. Res., 98(C1): 977-984.

Matsuura, Y. 1986. Contribuição ao estudo da estrutura oceanográfica da região sudeste entre Cabo Frio (RJ) e Cabo de Santa Marta Grande (SC). Ciênc. Cul., S Paulo, 38(8):1439-1451.

Mellor, G. L. 1993. User's guide for a three-dimensional, primitive equation, numerical ocean. New Jersey, Princeton University, Atmospheric and Oceanic Sciences Program. 35 p.

Mellor, G. L.; Mechoso, C. R. & Keto, E. 1982. A diagnostic calculation of the general circulation of the Atlantic Ocean. Deep-Sea Res., 29(10A): 1171-1192.

Mellor, G. L. & Yamada, T. 1982. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems. Revs Geophys. Space Phys., 20: 851-875.

Miranda, L. B. de 1985. Forma da correlação T -S de massas de água das regiões costeira e oceânica entre o Cabo de São Tomé (RJ) e a Ilha de São Sebastião (SP), Brasil. Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 33(2):105-119.

Miranda, L. B. de & Castro Filho, B. M. de 1979. Condições de movimento geostrófico das águas adjacentes a Cabo Frio (RJ). Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 28(2):79-93.

Miranda, L. B. & Castro Filho, B. M. 1982. Geostrophic flow conditions of the Brazil current at 19ºS. Ciencia interamer.,22(112):44-48.

Peterson, R. G. & Stramma, L. 1991. Upper-Ievel circulation in the South Atlantic Ocean. Prog. Oceanogr.,26(1):1-73.

Reid, J. L.; Nowlin, W. D. & Patzert, W. C, 1977. On the characteristics and circulation of the Southwestern Atlantic Ocean. J. phys. Oceanogr., 7:62-91.

Semtner, A J. & Chervin, R. M. 1988. A simulation of the global ocean circulation with resolved eddies. J. geophys. Res., 93(C12):15502-15522.

Signorini, S. R. 1976. Contribuição ao estudo da circulação e do transporte de volume da corrente do Brasil entre o Cabo de São Tomé e a Baía de Guanabara. Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 25:157-220.

Signorini, S. R. 1978. On the circulation and the volume transport of the Brazil Current between the Cape of São Tomé and Guanabara Bay. Deep-Sea Res., 25:481-490.

Signorini, S. R.; Miranda, L. B. De; Evans, D. L.; Stevenson, M. R. & Inostroza, H. M. 1989. Corrente do Brasil: estrutura térmica entre 19º e 25ºS e circulação geostrófica. Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 37(1):33-49.

Silva, M. P. 1995. Caracterização fisico-química das massas de água da Bacia de Santos durante o projeto COROAS. Verão e Inverno de 1993. Dissertação de Mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 135 p.

Smagorinsky, J. 1963. General circulation experiments with the primitive equations, I. The basic experiment. Mon. Weath. Rev., 91:99-164.

Sommerfeld, A J. 1949. Partial differential equations in physics. New York, Academic Press. 335 p.

Stommel, H. 1965. The Gulf Stream. A physical and dynamical description. 2nd ed. Berkeley, University of California Press. 248 p.

Stech, J. L.1989. Um estudo comparativo da dinâmica da circulação de inverno entre as plataformas continentais das costas sudeste do Brasil e dos Estados Unidos utilizando um modelo numérico. Tese de doutorado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 224 p.

Sverdrup, H. U.; Johnson, M. W. & Fleming, R. H.1942. The oceans: their physics, chemistry and general biology. EngIewood Cliffs, New Jersey, Prentice Hall. 1087 p.

Thomsen, H. 1962. Massas de água características dei Oceano Atlantico - Parte Sudoeste. Publico Servo Hidrogr. nav., Argent., H-632:1-27.

  • Blumberg, A. F. & Mellor, G. L. 1987. A description of a three- dimensional coastal ocean circulation model In: Heaps, N. S. ed. Three dimensional coastal ocean models. Coastal and Estuarine Sciences, 4:1-16.
  • Campos, E. J. D. & Olson, D. B. 1991. Stationary rossby waves in western boundary currents extensions. J. phys. Oceanogr., 21(8):1202-1224.
  • Campos, E. J. D.; Godoi, S. S.; Ikeda, Y.; Nonato, L. V. & Gonçalves, J. E. 1994. Summertime thermohaline structure of the Brazil Current Region between Santos (SP) and Rio de Janeiro (RJ). Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 42(112):1-18.
  • Campos, E. J. D.; Gonçalves, J. E. & Ikeda, Y. 1995. Water mass characteristics and geostrophic circulation in the South Brazil Bight: Summer of 1991. J. geophys. Res., 100(C9):18537-18550.
  • Castro Filho, B. M. 1985. Subtidal response to wind forcing in the South Brazil Bight during winter. Ph.D. Thesis. University of Miami. 211 p.
  • Chapman, D. C. 1985. Numerical treatment of cross-shelf open boundaries in a barotropic coastal ocean model. J. phys. Oceanogr., 15(8):1060-1075.
  • Cirano, M. 1995. Utilização de modelo numérico no estudo diagnóstico da circulação oceânica na bacia de Santos. Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 116 p.
  • Emilsson, I. 1961. The shelf and coastal waters off Southern Brazil. Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 11(2):101-112.
  • Evans, D. L.; Signorini, S. R. & Miranda, L. B. 1983. A note on the transport of the Brazil current. J. phys. Oceanogr., 13(9):1732-1738.
  • Garfield m, N. 1990. The Brazil current at subtropical latitudes. Ph.D. Thesis. University of Rhode Island. 121 p.
  • 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. 203 p.
  • Hellerman, S. & Rosenstein, M. 1983. Normal monthly wind stress over the world ocean with error estimates. J. phys. Oceanogr., 13(7):1093-1104.
  • Ikeda, Y. & Campos, E. J. D. 1995. Oceanic circulation in western region of the South Atlantic - The COROAS experiment. WOCE Panel, (61):9-11.
  • Levitus, S. 1982. Climatological atlas of the world ocean. NOAA Prof. Paper 13. 173 p.
  • Lorenzzetti J. A; Tanaka, K. & Wang, J. D. 1988. Simulação numérica da ressurgência costeira em Cabo Frio (RJ) através de um modelo em elementos finitos de duas camadas. São José dos Campos, INPE. (INPE-4502- RPE/561).
  • Matano, R. P. & Philander, S. G. H.1993. Heat and mass balances of the South Atlantic Ocean calculated from a numerical model. J. geophys. Res., 98(C1): 977-984.
  • Matsuura, Y. 1986. Contribuição ao estudo da estrutura oceanográfica da região sudeste entre Cabo Frio (RJ) e Cabo de Santa Marta Grande (SC). Ciênc. Cul., S Paulo, 38(8):1439-1451.
  • Mellor, G. L. 1993. User's guide for a three-dimensional, primitive equation, numerical ocean. New Jersey, Princeton University, Atmospheric and Oceanic Sciences Program. 35 p.
  • Mellor, G. L.; Mechoso, C. R. & Keto, E. 1982. A diagnostic calculation of the general circulation of the Atlantic Ocean. Deep-Sea Res., 29(10A): 1171-1192.
  • Mellor, G. L. & Yamada, T. 1982. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems. Revs Geophys. Space Phys., 20: 851-875.
  • Miranda, L. B. de 1985. Forma da correlação T -S de massas de água das regiões costeira e oceânica entre o Cabo de São Tomé (RJ) e a Ilha de São Sebastião (SP), Brasil. Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 33(2):105-119.
  • Miranda, L. B. de & Castro Filho, B. M. de 1979. Condições de movimento geostrófico das águas adjacentes a Cabo Frio (RJ). Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 28(2):79-93.
  • Miranda, L. B. & Castro Filho, B. M. 1982. Geostrophic flow conditions of the Brazil current at 19şS. Ciencia interamer.,22(112):44-48.
  • Peterson, R. G. & Stramma, L. 1991. Upper-Ievel circulation in the South Atlantic Ocean. Prog. Oceanogr.,26(1):1-73.
  • Reid, J. L.; Nowlin, W. D. & Patzert, W. C, 1977. On the characteristics and circulation of the Southwestern Atlantic Ocean. J. phys. Oceanogr., 7:62-91.
  • Semtner, A J. & Chervin, R. M. 1988. A simulation of the global ocean circulation with resolved eddies. J. geophys. Res., 93(C12):15502-15522.
  • Signorini, S. R. 1976. Contribuição ao estudo da circulação e do transporte de volume da corrente do Brasil entre o Cabo de São Tomé e a Baía de Guanabara. Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 25:157-220.
  • Signorini, S. R. 1978. On the circulation and the volume transport of the Brazil Current between the Cape of São Tomé and Guanabara Bay. Deep-Sea Res., 25:481-490.
  • Signorini, S. R.; Miranda, L. B. De; Evans, D. L.; Stevenson, M. R. & Inostroza, H. M. 1989. Corrente do Brasil: estrutura térmica entre 19ş e 25şS e circulação geostrófica. Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 37(1):33-49.
  • Silva, M. P. 1995. Caracterização fisico-química das massas de água da Bacia de Santos durante o projeto COROAS. Verão e Inverno de 1993. Dissertação de Mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 135 p.
  • Smagorinsky, J. 1963. General circulation experiments with the primitive equations, I. The basic experiment. Mon. Weath. Rev., 91:99-164.
  • Sommerfeld, A J. 1949. Partial differential equations in physics. New York, Academic Press. 335 p.
  • Stommel, H. 1965. The Gulf Stream. A physical and dynamical description. 2nd ed. Berkeley, University of California Press. 248 p.
  • Stech, J. L.1989. Um estudo comparativo da dinâmica da circulação de inverno entre as plataformas continentais das costas sudeste do Brasil e dos Estados Unidos utilizando um modelo numérico. Tese de doutorado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 224 p.
  • Thomsen, H. 1962. Massas de água características dei Oceano Atlantico - Parte Sudoeste. Publico Servo Hidrogr. nav., Argent., H-632:1-27.

Publication Dates

  • Publication in this collection
    22 Apr 2013
  • Date of issue
    1996
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