VENTO ATUANTE SOBRE A PLATAFORMA CONTINENTAL

A simulação a seguir teve como objetivo verificar se o vento atuante sobre a Plataforma Continental adjacente às baías poderia influenciar a circulação no interior das mesmas. Portanto, a condição de contorno utilizada para forçar o modelo apresenta características do vento que atua sobre a Plataforma Continental e não do vento no interior das baías.

6.3.1 Tratamento e Análise dos Dados

Resultados obtidos por diversos autores (Signorini, 1980a; Borges, 1990; Fragoso, 1995; Rosman, comunicação pessoal), que analisaram dados de locais e períodos distintos, mostram que os ventos predominantes na região do Sistema Ilha Grande/Sepetiba, tanto na freqüência de ocorrência quanto nas velocidades associadas, são os de terceiro quadrante (sul, sudoeste e oeste).

A Figura 6.44 mostra a localização das estações meteorológicas analisadas.

Figura 6.44 - Localização das 3 estações meteorológicas cujos dados foram analisados. O número 1 refere-se à Estação Meteorológica da Base Aérea de Santa Cruz. O número 2 refere-se à Estação Meteorológica da Ilha Guaíba e o número 3 à Estação Meteorológica de Angra dos Reis.

Os dados da Base Aérea de Santa Cruz (22o 55.7’S; 43o 43’W) foram analisados por Signorini (1980a) e correspondem a 1 ano e 5 meses de dados de vento, de setembro de 1974 a dezembro de 1975. O resultado (Figura 6.45) mostra a predominância de ventos do quadrante sul (54%), tendo os ventos de quadrante norte uma freqüência menor, porém significativa (32%) (Valores obtidos descontando a ocorrência de calmarias). Rosman (comunicação pessoal) também analisou dados da mesma estação meteorológica, porém em um período mais longo, de 1990 a 1994. A média desses cinco anos analisados mostra maior ocorrência de ventos de terceiro quadrante (54,6%), seguido dos ventos de primeiro quadrante (40,9 %). Isto mostra nesta estação uma característica bidirecional dos ventos, ainda que os ventos de quadrante sul tenham maior influência do que os de quadrante norte.

freq i dir i 0 50 100 150 200 250 300 350 0 5 10 15 DIREÇÃO EM GRAUS PERCENTAGEM DE OCORRÊNCIA .

Figura 6.45 – Distribuição da ocorrência dos ventos por direção na estação meteorológica da Base Aérea de Santa Cruz, nas proximidades da Baía de Sepetiba, no período entre setembro de 1974 a dezembro de 1975. O eixo x corresponde à direção em graus do vento, e o eixo y percentagem de ocorrência de cada direção.

Já na estação meteorológica localizada na Ilha Guaíba (23o 00’S; 44o 02’W), cujos dados foram analisados por Fragoso (1995), nota-se uma maior dominância ainda de ventos de direção sul. Nestes 14 anos de dados climatológicos (de 1976 a 1989) os ventos de quadrante sul corresponderam a 59,4% das ocorrências de vento contra 19,7% dos ventos de quadrante norte (Figura 6.46).

Figura 6.46 - Distribuição de freqüência de ocorrência dos ventos em 14 anos de dados na estação meteorológica da Ilha Guaíba, nas proximidades da entrada da Baía de Sepetiba. Fragoso (1995)

O mesmo ocorre com os 30 anos de dados (1930 a 1960) da estação meteorológica de Angra dos Reis (23o 00,5’S; 44o 19’W) analisados no trabalho de Borges (1990). Nota-se também uma clara predominância dos ventos de sul (50%) em relação às demais direções.

Figura 6.47 – Média da distribuição das ocorrências de vento em 30 anos de dados da estação meteorológica de Angra dos Reis (Borges, 1990)

Desta forma, pode-se concluir que há uma clara preponderância dos ventos de quadrante sul ao longo de toda a região do Sistema Sepetiba/Ilha Grande. Esta constatação parece um pouco surpreendente se a compararmos com as informações sobre a dinâmica dos ventos de outras regiões próximas, como a região de Cabo Frio (Torres Jr.,1995, Oda,1997, Silva,1997) e Bacia de Campos (Fragoso,1996) por exemplo. Nestas regiões, os ventos predominantes são de direção norte e nordeste, diferentemente do que o que ocorre na região de Sepetiba/Ilha Grande.

Silva (1997) em seu trabalho sobre a circulação atmosférica de Cabo Frio, observa uma clara predominância dos ventos de NE, ENE e NNE (aproximadamente 60% das ocorrências) em comparação aos de quadrante sul (aproximadamente 20%) naquela região.

Nos dados analisados por Nicolli (apud Silva,1997) na Base aérea do Galeão, nas proximidades da Baía de Guanabara, a direção predominante dos ventos já não é mais nordeste e sim as direções leste e sudeste.

Além da influência bastante significativa da orografia da região sobre os ventos no interior da Baía de Guanabara, essa diferença na direção predominante pode também estar associada à interação de fenômenos meteorológicos de escalas espaciais e temporais diferentes, que irão influenciar localmente a dinâmica atmosférica.

A presença de um sistema meteorológico de larga escala permanente sobre o mar, próximo ao litoral Sudeste do Brasil, denominado Anticiclone Subtropical Marítimo do Atlântico Sul (ASMAS), gera um fluxo atmosférico básico sinótico de direção predominante nordeste sobre esta região. (Silva,1997).

Figura 6.48 – Campo de pressão médio à superfície (mb) entre os anos de 1982 a 1994, mostrando a presença do Anticiclone Subtropical Marítimo do Atlântico Sul. No eixo x encontram-se os valores de longitude e no eixo y os valores de latitude.

Silva,1998 mostra que o atrito entre o vento e o continente causa um desvio no fluxo básico a partir da região a oeste de Cabo Frio. Isto ocorre porque a orientação da linha de costa a partir deste ponto sofre uma inflexão de aproximadamente 90º. Sendo assim, o fluxo atmosférico tende a sofrer uma rotação no sentido horário (ciclônica) acompanhando a linha de costa. No trabalho citado, o autor utilizando-se de um modelo atmosférico regional (RAMS), conseguiu obter valores da vorticidade vertical do vento e mostra que há realmente uma perda de vorticidade a partir da região a oeste de Cabo Frio. Os resultados obtidos mostram valores até uma ordem de grandeza menores na região a oeste de Cabo Frio em comparação à região a leste desta área, o que indica que realmente ocorre um giro ciclônico do fluxo básico. Esse giro pode também ser observado nos dados de vento para a região fornecidos pelo National

Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research

(NCEP/NCAR) (Kalnay et al, 1996). As Figuras 6.49 e 6.50 mostram a média do vento a 10 metros para os meses de janeiro e julho entre os anos de 1982 e 1994. Pode-se notar que o vento que tinha direção nordeste, sofre uma inflexão a partir da região oeste de Cabo Frio, tomando a direção leste. Observa-se também que a leste de Cabo Frio a velocidade do vento é maior, diminuindo sua intensidade à medida que se propaga para oeste.

Figura 6.49 – Vento médio a 10 metros para o mês de janeiro entre o anos de 1982 a 1994. A escala de cores mostra a velocidade do vento em m/s. No eixo x encontram-se os valores de longitude e no eixo y os valores de latitude. Fonte: NCEP/NCAR

Figura 6.50 – Vento médio a 10 metros para o mês de julho entre o anos de 1982 a 1994. A escala de cores mostra a velocidade do vento em m/s. No eixo x encontram-se os valores de longitude e no eixo y os valores de latitude. Fonte: NCEP/NCAR

Este fluxo básico sofre interações com os outros efeitos de menor escala para então compor a dinâmica atmosférica local. Entre estes fenômenos de menor escala está o chamado efeito de brisa. Este fenômeno atmosférico ocorre devido à diferenciação do aquecimento entre o continente e o oceano. Durante o dia, o continente se aquece mais rapidamente do que o oceano, gerando regiões de alta pressão (sobre o oceano) e baixa pressão (sobre o continente). Ocorre então um deslocamento de ar da região de alta pressão para a de baixa pressão (brisa marinha). Já durante a noite o inverso ocorre e temos então a formação da brisa terrestre. Outro

o efeito vale/montanha, que também ocorre devido aos gradientes horizontais de temperatura do ar existentes entre a região de vale e a de montanha. A interação da circulação vale/montanha com a circulação de brisa, resulta em aumento da intensidade do escoamento, penetração e intensidade da brisa (Oda, 1997).

Uma medida da influência deste efeito foi obtida por Torres Jr. et al. (1998). Os autores também utilizaram-se do modelo atmosférico RAMS para simular o escoamento dos ventos com e sem a presença da topografia do local e obtiveram resultados bastante interessantes a respeito do efeito de brisa sobre o Estado do Rio de Janeiro. Os resultados mostram que a topografia exerce um papel importantíssimo sobre este fenômeno, intensificando-o em regiões com topografia mais acentuada, como é o caso da região das baías de Ilha Grande e Sepetiba (Fig.6.51)

Figura 6.51 – Topografia (m) do Estado do Rio de Janeiro. Nota-se que a região das baías de Sepetiba e Ilha Grande é cercada por uma topografia acentuada. Já nas regiões de Cabo Frio e Bacia de Campos, por exemplo, pode-se observar topografia bem mais plana. Fonte: United States Geological Survey (USGS)

A Figura 6.52 mostra que os valores da brisa marinha atingem seu máximo justamente na região das baías de Sepetiba e Ilha Grande. A Figura 6.53 mostra a diferença entre os valores de velocidade da brisa marinha com e sem a topografia, mostrando que na região das baías a diferença é mais acentuada, indicando maior participação da topografia sobre a brisa.

Figura 6.52 – Anomalia da velocidade do vento (m/s) com a topografia, mostrando a brisa marinha. (Torres Jr. et al., 1998)

Figura 6.53 – Diferença entre a anomalia da velocidade do vento (m/s) com a topografia e sem a topografia, mostrando a intensificação da brisa. (Torres Jr. et al., 1998)

Portanto, o fluxo sinótico sofreria uma atenuação em sua velocidade e uma mudança de direção a partir da região de Cabo Frio, devido à mudança de orientação da linha de costa. Esse fluxo seria ainda mais enfraquecido por causa da elevada topografia da região circundante às Baías de Sepetiba e Ilha Grande. Isso geraria uma região de sombra para o fluxo sinótico no interior das baías. Com isso, a circulação de brisa marinha, bastante acentuada nessa área, com uma contribuição da passagem de sistemas frontais, faria com que os ventos de quadrante sul fossem os dominantes na região do sistema Ilha Grande/Sepetiba, em contraste do que ocorre na região

leste/nordeste do Estado do Rio de Janeiro. Porém, em direção ao oceano, como não há o efeito de atenuação do vento pela topografia, teríamos um vento predominante de direção leste. A Figura 6.54 mostra o valor médio da componente zonal do vento ao longo da longitude de 44o W entre os anos de 1982 e 1994 fornecidos pelo NCEP. Vemos que entre as latitudes de 25o e 22,5o, região onde se situam as baías, existe uma forte atenuação da componente zonal, indicando realmente que próximo à costa essa componente é bem menor do que sobre o oceano.

Figura 6.54 – Valor médio da componente zonal do vento no período de 1982 a 1994

Desta forma, utilizou-se para a simulação numérica um vento de direção leste, que é mais intenso na região da Plataforma Continental e em direção à costa vai diminuindo de intensidade, sendo já bastante atenuado no interior das Baías de Ilha Grande e Sepetiba (Figura 6.55), já que o objetivo dessa simulação é verificar a possível influência do vento remoto sobre a circulação no interior das baías.

Figura 6.55 – Campo de velocidade do vento (m/s) utilizado para a simulação numérica.

6.3.2 – Características das Simulações Numéricas Realizadas