ANÁLISE E INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS
6.1 ANÁLISE DAS SÉRIES TEMPORAIS
O modelo utilizado neste trabalho calcula a taxa instantânea de transporte [kg/s/m] integrada na profundidade (na camada limite de fundo) considerando o tempo correlativo a um período observado de onda, a partir de um conjunto de parâmetros de entrada fornecidos, inclusive ondas e correntes medidas, que representam uma condição observada em um determinado intervalo de tempo.
Para se avaliar o transporte integrado no tempo correspondente a um período de observações, como um ano, por exemplo, é necessário, o fornecimento de séries temporais observadas desses parâmetros de entrada. O grau de resolução temporal dessas séries tem influência nos resultados do transporte total integrado no tempo.
A utilização de séries com baixo grau de resolução temporal, ou seja, cujo intervalo de medição de dados é muito grande, pode induzir respostas pouco acuradas do modelo. O uso de valores médios observados para representar um determinado período de tempo de observações por exemplo, possivelmente levará à não identificação e, conseqüentemente, ao não cômputo de eventos importantes de transporte de sedimentos (picos de transporte) que podem ter grande influência sobre o transporte total.
Neste trabalho foram utilizadas séries temporais observadas, de correntes próximas ao fundo e de ondas, sendo os demais parâmetros considerados constantes durante os períodos analisados.
Nesta seção buscou-se avaliar a existência de eventos de alta energia (picos de transporte) e a relação destes eventos com as séries históricas de ondas e de correntes observadas. Procurou-se investigar também se há correlação entre os eventos observados em um ponto com os ocorridos nos vizinhos. Além disso, visou- se identificar qual o papel dos parâmetros de onda e de corrente na determinação da direção do transporte total.
Os resultados do cálculo das taxas de transporte instantâneo para os pontos PT1, PT2, PT3 e PT4 são apresentados, respectivamente, através das Figuras 6.1, 6.2, 6.3 e 6.4 a seguir. Cada figura consiste em dois arranjos de gráficos para facilitar a interpretação dos resultados. Os componentes de cada arranjo são:
• gráficos de dispersão:
o do transporte total (STvec) [kg/s/m] calculado por direção (DirST) [graus];
o da altura significativa de ondas (Hs) [m] por direção (Dirp) [graus], utilizadas como dados de entrada no cálculo do transporte naquele ponto; e
o da velocidade de correntes próximas ao fundo (Vmed) [m/s] por direção (Dirc) [graus] utilizadas como dados de entrada no cálculo do transporte naquele ponto.
• séries temporais:
o de alturas significativas (Hs) [m] e das suas respectivas direções de onda (Dirp) [graus] observadas;
o de intensidade de correntes próximas ao fundo (Corr) [m/s] e das suas respectivas direções (Dirc) [graus] observadas ; e
o de taxas de transporte (STvec) [kg/s/m] e suas respectivas direções (DirST) [graus] calculadas em função dos registros simultâneos de onda e corrente observados.
Observar que nos gráficos supracitados a direção das ondas indica de onde elas vêm enquanto a direção de corrente indica para onde elas vão.
Em seguida são apresentadas as Figuras 6.5 a 6.8, sendo que cada uma delas se refere a um ponto analisado. Cada figura corresponde a um gráfico onde são plotadas a série histórica de transporte total e a série histórica de cada modo de transporte, ou seja, do transporte de carga de fundo e do transporte por suspensão.
A análise das figuras supracitadas será apresentada nas subseções seguintes.
Figura 6.1 – Séries históricas de ondas e correntes observadas e das taxas de transporte instantâneo [kg/s/m] calculadas em PT1: LDA=14 m.
Figura 6.2 – Séries históricas de ondas e correntes observadas e das taxas de transporte instantâneo [kg/s/m] calculadas em PT2: LDA=25 m.
Figura 6.3 – Séries históricas de ondas e correntes observadas e das taxas de transporte instantâneo [kg/s/m] calculadas em PT3: LDA=65 m.
Figura 6.4 – Séries históricas de ondas e correntes observadas e das taxas de transporte instantâneo [kg/s/m] calculadas em PT4: LDA=100 m.
Figura 6.5 – Comparação entre as séries históricas das taxas de transporte total e das taxas de transporte por suspensão (vermelho) e de carga de fundo (verde) em PT1: LDA = 14 m. Os eventos a, b e c mostram picos significativos de transporte.
Figura 6.6 – Comparação entre as séries históricas das taxas de transporte total e das taxas de transporte por suspensão (vermelho) e de carga de fundo (verde) em PT2: LDA = 25 m. Os eventos a, b e c mostram picos significativos de transporte.
a
b c a
b c
Figura 6.7 – Comparação entre as séries históricas das taxas de transporte total e das taxas de transporte por suspensão (vermelho) e de carga de fundo (verde) em
PT3: LDA = 65 m. Os eventos d e e mostram picos significativos de transporte.
Figura 6.8 – Comparação entre as séries históricas das taxas de transporte total e das taxas de transporte por suspensão (vermelho) e de carga de fundo (verde) em
PT2: LDA = 100 m. O evento f mostra um pico significativo de transporte. f
d
6.1.1 Correntes
Os gráficos de dispersão das correntes e das suas respectivas séries históricas mostram que, nos pontos localizados em regiões mais rasas da Plataforma Continental (LDA< 25 m), as correntes apresentam-se alinhadas paralelas à linha de costa (SW-NE), com valores médios em torno de 0.2 m/s (Fig. 6.1 e Fig. 6.2).
Nos pontos cuja profundidade local é igual a 65 m e 100 m há a predominância do clima de correntes alinhado no eixo E-W, com valores médios de corrente também em torno de 0.2 m/s (Fig. 6.3 e Fig. 6.4). Em todos os 4 pontos, porém, ocorreram eventos da ordem de 0.5 m/s.
6.1.2 Ondas
Em relação aos parâmetros de onda, os gráficos das séries observadas mostram que os pontos PT2, PT3 e PT4 apresentam um clima de ondas semelhante, cujas direções de incidência ocorrem, no sentido horário, desde a direção N até a direção SW e cujos valores de HS estão predominantemente
contidos no intervalo de 1.2 a 1.6 m.
No ponto PT1, as direções de incidência de onda restringem-se basicamente às direções SE, S e SW, com valores médios de HS em torno de 1.1 m.
Os períodos de pico observados para todos os pontos variaram, na maioria dos registros, entre 8 e 11 s. Em todos os 4 pontos, ocorreram eventos episódicos cujo valor de HS foi da ordem de 2.5 m.
6.1.3 Taxas de Transporte de Sedimentos
As taxas totais de transporte de sedimentos calculadas com base nas séries históricas observadas de correntes e de ondas mostram que os resultados obtidos
para o ponto PT1 são até duas ordens de grandeza superiores aos demais (ordem de 101 contra 10-1).
Nas Figuras 6.5 a 6.8 estão identificados por letras minúsculas alguns eventos isolados correspondentes a “picos” observados nas séries temporais de taxas de transporte de sedimentos calculadas. Estes eventos de maior magnitude estão associados à ocorrência de episódios de maior energia. Pode-se observar na Tabela 6.1 que nos pontos localizados em regiões mais rasas (LDA=25m), estes picos de transporte (STVec) estão associados a valores relativamente elevados de altura significativa (HS) associados a valores relativamente altos de corrente de
fundo (Vmed). Nos demais pontos, tais eventos corresponderam aos maiores valores observados de suas respectivas séries históricas de corrente de fundo.
Tabela 6.1 - Eventos significativos de transporte de sedimentos identificados nas séries temporais de taxa de transporte de sedimentos calculadas.
Ponto Evento Data/hora HS
[m] TP [s] Vmed [m/s] STvec [kg/s/m] a 15/8/1999 21:50 3.31 14.14 0.827 14.58 b 08/9/1999 03:50 1.99 7.67 0.465 1.31 PT1 c 24/9/1999 00:50 2.97 10.01 0.517 4.67 a 15/8/1999 19:02 2.85 12.62 0.700 0.40 b 08/9/1999 03:02 1.66 7.38 0.590 0.05 PT2 c 24/9/1999 02:02 2.39 10.48 0.400 0.07 d 29/5/2000 06:02 1.9 10.42 0.790 0.34 PT3 e 16/8/2000 00:02 1.56 6.02 0.770 0.30 PT4 f 03/8/1992 06:39 2.34 8.35 0.500 0.33 Nota: HS = altura significativa; TP= período de pico; Vmed= velocidade de corrente medida próximo ao
fundo e STvec= taxa de transporte de sedimentos calculada.
A Tabela 6.2 foi construída observando os eventos das séries temporais dos dados de entrada onde os valores altos dos parâmetros de onda estavam associados a valores relativamente baixos de corrente de fundo. Da análise desta tabela, pode ser observado que a ocorrência de alturas significativas de onda elevadas, quando não associadas a eventos de corrente de fundo mais energéticos, não resultou em taxas de transporte significativas.
Tabela 6.2 - Eventos nos quais ocorreram valores relativamente elevados de altura significativa de onda (HS) associados a valores
relativamente baixos de velocidade de corrente de fundo (Vmed).
Ponto Data/hora HS [m] TP [s] Vmed [m/s] STvec [kg/s/m] 25/9/1999 15:50 3.13 13.29 0.158 0.80 PT1 25/9/1999 18:50 2.75 14.06 0.037 0.11 25/9/1999 04:02 2.87 12.93 0.08 4.7E-04 PT2 25/4/2000 08:02 2.91 13.39 0.18 1.5E-03 26/4/2000 09:02 3.19 9.48 0.18 1.9E-07 PT3 17/7/2000 22:02 3.88 13.98 0.31 4.0E-03 25/8/1992 04:32 5.07 13.6 0.07 1.4E-03 PT4 25/8/1992 05:12 5.02 13.52 0.08 1.5E-03 Nota: HS = altura significativa; TP= período de pico; Vmed= velocidade de corrente medida
próximo ao fundo e STvec= taxa de transporte de sedimentos calculada.
Observações interessantes podem ser extraídas da análise dos resultados dos pontos PT1 e PT2 (LDA = 25m) observando a Tabela 6.3. Nela, para cada um dos quatro pontos, estão relacionados dois eventos cujos valores de corrente de fundo foram muito próximos, porém um dos eventos está associado a um valor relativamente alto de (HS) e enquanto o outro está associado a um valor
relativamente baixo deste parâmetro de onda.
Tabela 6.3 - Tabela comparativa de entre dois eventos nos quais ocorreram valores semelhantes de velocidade de corrente, sendo um deles associado a um (HS) relativamente baixo e o outro a um (HS) alto.
Ponto Data/hora HS [m] TP [s] Vmed [m/s] STvec [kg/s/m] 28/02/2000 16:01 0.60 6.99 0.54 0.26 PT1 24/09/1999 00:50 2.97 10.01 0.52 4.67 06/11/1999 12:02 1.33 7.49 0.61 0.04 PT2 15/08/1999 11:02 2.83 11.04 0.61 0.30 27/12/1999 15:02 0.70 8.34 0.58 0.04 PT3 22/11/1999 00:02 2.35 7.89 0.58 0.05 28/07/1992 04:59 1.19 8.99 0.41 0.05 PT4 03/08/1992 08:59 2.49 10.24 0.41 0.07 Nota: HS = altura significativa; TP= período de pico; Vmed= velocidade de corrente medida
Nota-se que o evento cujo valor de (HS) é maior resultou numa taxa de
transporte de sedimentos muito mais alta. O mesmo comportamento não foi observado nos pontos localizados em profundidades maiores, o que demonstra que o clima de ondas atuante que foi observado na área de estudo não foi capaz de influenciar significativamente no transporte de sedimentos em profundidades maiores para estes eventos selecionados. Observa-se ainda que o período de onda também é determinante no transporte obtido.
Percebe-se que há uma clara correlação entre os picos de transporte observados entre os pontos localizados mais próximos à linha de costa (Fig. 6.9). A falha nos registros do ponto PT3 impossibilitou a verificação da ocorrência desta correlação naquele ponto. O ponto 4 não possuía dados com simultaneidade temporal com os demais, portanto também não pode ser verificado nesse aspecto.
20 40 60 80 100 120
Data inicial: 01/07/1999 - Tempo em dias corridos 0 4 8 12 16 P T 1 - T a x a d e T ra n s p o rt e [ K g /s /m ] 0 0.1 0.2 0.3 0.4 P T 2 - T a x a d e T ra n s p o rt e [ K g /s /m ] Legenda PT1 PT2
Figura 6.9 – Comparação entre as séries históricas das taxas observadas de transporte total em PT1 (azul) e PT2 (vermelho).
Quanto ao modo predominante de transporte, da análise das Figuras 6.5 a 6.8, verifica-se que, excetuando-se PT2, há predominância de transporte por suspensão. O comportamento diferente observado em PT2 poderia ser justificado pelo valor da granulometria dos sedimentos naquele ponto, o qual corresponde a
presença de sedimentos significativamente mais grossos que nos demais pontos analisados.
A fim de comprovar a suspeita citada no parágrafo anterior, foi conduzida uma análise auxiliar, utilizando dados granulométricos dos sedimentos observados em PT1, que foram aplicados ao ponto PT2. Os resultados, exibidos nas Figuras 6.10 e 6.11 permitem verificar que o modo de transporte predominante, como previsto, se deu por suspensão.
Figura 6.10 – Séries históricas de ondas e correntes observadas e das taxas de transporte instantâneo [kg/s/m] calculadas na simulação adicional em PT2,
Figura 6.11 – Comparação entre as séries históricas das taxas de transporte total (em azul) e as taxas de transporte por suspensão (em vermelho) e de carga de
fundo (em verde), calculadas na simulação adicional em PT2 utilizando os parâmetros granulométricos de PT1.
Outra observação interessante extraída dos resultados dessa simulação adicional é que os valores das taxas de transporte calculadas são compatíveis com aqueles observados no ponto PT1, sendo menores que os obtidos na simulação desse último em virtude da profundidade em PT2 ser superior, o que minimiza o poder de ação das ondas atuando no fundo marinho.
Vale salientar que o procedimento empregado na escolha da granulometria utilizada como parâmetro de entrada para todos os pontos foi de adotar os valores calculados a partir das curvas de distribuição granulométrica de amostras correspondentes aos locais mais próximos das coordenadas analisadas. Estas amostras foram pesquisadas no Banco de Dados Geotécnicos da PETROBRAS.
A simulação adicional realizada em PT2 foi motivada também pelo fato de ter sido verificado que em regiões próximas àquele ponto existem contatos bruscos de padrões sedimentares finos e grossos (Capítulo 4 - Fig. 4.6).
Quanto à direção das taxas de transporte calculadas e sua relação com a direção de ondas e de correntes atuantes, observa-se que as séries temporais de
a
b c
direção das taxas de transporte totais (DirST nas Figuras 6.1 a 6.4) são muito similares às séries de direção da corrente (Dirc). Os gráficos polares mostrados na Figura 6.12 foram construídos para possibilitar uma melhor análise qualitativa da correlação entre (Dirc) e (DirST). Cada gráfico é composto de duas plotagens de pares ordenados (r,θ), onde os valores de r em ambas correspondem ao valor da taxa de transporte total [kg/s/m] de cada evento da série, enquanto θ corresponde à direção da corrente (símbolos verdes) e à direção do transporte total (símbolos vermelhos).
Figura 6.12 – Comparação entre a direção da corrente (verde) e a direção do transporte total (vermelho).
Foi possível avaliar quantitativamente a correlação entre estas direções com o seguinte procedimento:
PT1 PT2
PT4 PT3
• para cada evento das séries históricas de transporte foi calculado o valor absoluto em graus de (∆α) que corresponde à diferença entre Dirc e DirST (Fig. 6.13);
• calculou-se a média dessas diferenças (∆αméd) ponderada pelo valor da taxa de transporte instantâneo (STvec) (Equação 6.1).
Figura 6.13 – Representação gráfica do cálculo de ∆α.
∑
∑
= = ∆ = ∆ n i i n i i i méd STvec STvec 1 1 α α (6.1) onde:• ∆αi =Dirci −DirSTi = diferença em graus da direção da corrente e da
direção da taxa transporte total calculada para um evento i do histórico do ponto analisado;
• STvec = Valor da taxa transporte total calculada para um evento i do i
histórico do ponto analisado;
• ∆αméd= média ponderada de ∆αi;
Os valores calculados de (∆αméd) para os pontos PT1, PT2, PT3 e PT4 foram respectivamente: 2.30º, 19.94º, 3.36º, 0.54º. Tanto estes resultados quanto os gráficos da Figura 6.12, mostram que, excetuando-se o resultado do ponto PT2, houve uma correlação muito grande entre a direção do transporte e a direção da corrente, sendo que no ponto PT4 o transporte total e a corrente apresentaram-se praticamente alinhados.
N
Dirc
Os pontos PT1 e PT2, por estarem localizados em regiões mais rasas, sofrem muito mais a influência da ação das ondas atuando sob o fundo. Dependendo da direção de incidência, período de pico e intensidade de onda nestes pontos em relação à direção e à intensidade das correntes atuantes, as velocidades orbitais de segunda ordem (Stokes drift) podem ter influência significativa na determinação da direção do transporte de sedimentos calculado pelo TRANSPOR sob o modo de carga de fundo.
No ponto PT2 houve uma predominância de transporte de sedimentos como carga de fundo, de forma que esta componente do transporte teve um peso maior na determinação da direção do transporte total. Este fato pode explicar o porquê do ponto PT2 ter apresentado um valor de (∆αméd) bem maior que o obtido em PT1, já que em PT1 o transporte de sedimentos por carga de fundo, embora também tenha sofrido influência da ação de ondas, foi muito pequeno quando comparado ao transporte de sedimentos por suspensão.