CONDIÇÕES DO MOVIMENTO GEOSTRÓFICO DAS ÁGUAS ADJACENTES A CABO FRIO (RJ)

(1)

Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 28(2) :79-93, 1979

CONDIÇÕES DO MOVIMENTO GEOSTRÓFICO DAS ÁGUAS ADJACENTES

A CABO FRIO (RJ)

LUIZ BRUNER DE MIRANDA

& BELMIRO MENDES DE CASTRO FILHO

Instituto Oceanográfico da Universidade de são Paulo

Synopsis

The geostrophic circulation and the hydrographic conditions on the edge of the continental shelf off cabo Frio (RJ) were investigated along two vertical sections sampled on July 1968. The main characteristics resulting from this analysis are the occurrences of east and west flows, with speeds

up

to 12 cm.s-I _and_-49_cm.s-_{I ,} respectively. The eastward motion presents a volume transport of 0.52 Sv (0.40 Sv) and the highest speeds are reachedunder the pycnocline,near the edge of the conti-nental shelf. The main flow westward, presents the highest speeds on the upper

layer, and the low values of volume transport of -2.24 Sv (-2.68 Sv) suggest that the hydrographic observations have been made in the cyclonic shear region of the Brazil Current. Details on the volume transport are presented on the T-S diagram corresponding to classes bounded by intervals of thermosteric anomaly and tempera-ture.

Introdução

Em escala regional as condições oceano-gráficas das águas costeiras e adjacen-tes a Cabo Frio passaram a ser estudadas graças aos trabalhos pioneiros de Allard (1955), Emílsson (1956, 1959, 1961), Silva (1957) e da Diretoria de Hidrogra-fia e Navegação do Ministério da Marinha do Brasil (1957, 1960). A segeir, Okuda (1962) utilizando observações

o-ceanográficas obtidas a bordo do N/Oc. "Almirante Saldanha", durante os meses de abril e maio de 1960, apresenta uma descrição e análise detalhada das prin-cipais características físicas e químicas das águas adjacentes a Cabo Frio.

Nesses trabalhos ficou claramente de-monstrada a complexidade das caracterís-ticas oceanográficas dessa região. De um lado a ocorrência da ressurgência costeira, posteriormente amostrada e estudada por vários pesquisadores e, de outro, a ocorrência de vórtices e mean-dros da Corrente do Brasil na borda da plataforma continental. A circulação e o transporte de volume dessa corrente foram determinados em primeira aproxima-ção e na hipótese de movimento geostró-fico por Mascarenhas Jr., Miranda & Rock (1971) e Signorini (1976, 1978).

Com o objetivo de ampliar os conheci-mentos das condições oceanográficas da região adjacente a Cabo Frio (Fig. 1), complementando os resultados obtidos em trabalhos anteriores, algumas caracte-rísticas da circulação geostrófica e das

Publ.

~q 455

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-2OC.m DMN.tQ .--./

336

.,----..

33'

A \ 341 340 2'

Fig. 1. A região investigada.

41' 23'S

24'

distribuições de temperatura, de salini-dade e de densisalini-dade são apresentadas ao longo de duas secções indicadas por A (estações 331 a 339) e B (estações 340 a

348) •

Os dados de temperatura e de salini-de, coletados em profundidade nas esta-çõe5, são provênientes de estações clás-sicas com a utilização de garrafas-de-Nansen e termômetros de reversão. As profundidades de amostragem, indicadas pelo cabo hidrográfico, foram corrigidas segundo as profundidades obtidas com termômetros de reversão desprotegidos.

(2)

80

A salinidade foi estimada pelo metodo indutivo.

A componente geostr~fica da circula-ção oceânica é estimada sobre superfí-cies isanostericas de acordo com o meto-do proposto por Montgomery (1937) e Montgomery:" Wooster (1954). Os resulta-dos obtiresulta-dos são apresentaresulta-dos e analisa-dos da forma indicada por Montgomery

&

Stroup (1962), a qual permite uma maior potencialidade do metodo geostr~fico e tambem uma analise das características desse movimento sobre o diagrama T-S.

o

modelo geostrófico

A corrente geostr~fic.1. é COTIlumente cal-culada pelo métOdO classico deduzido in-dependentemente em 1903 per Sandstrom e Helland-Hans2n, a partir do teorema da circulação de Bjerkness. Nesse metodo essa componente do movimento da agua do m~r e determinada a partir do gradiente da profundidade dinârica ( D ) ou de sua anomalia ( 6D ) entre pares de estações oce~nogrâficas, supondo-se conhecido o volume er~pecífico da agua do mar ( a )

: ; ' I ','la ailomalia (

o ),

em função das

va-:dá" .. , s temperatura ( T ) e salinidade ( S ), (lbservauas em profundidade nessas estações. Esse metodo, posteriormente denomi.nado de metodo djnâmico e recente-mente ar.llisado criticamente por Fo~n

(1964), permite a estimativa das compo-nentes do movimento geostr~fico rel?ti-vamente a su~e~fícies isobãricas conve-niertemente sel~cionadas.

Neste trabalho a corrente geostr~fi

ca sera estimadé' sobre superfícies ao longo das quais a anoroalla termosterica

(o )

e

constante. Essas superfícies,

T

-bem como aquelas com

O

=

cte, serao de-nolllÍnadas de superfícies isanostericas, de acordo com a propos ição je Montgomery & Wooster (1954). A anomalia termos te-rica, denotada mais cOTumente por 6_{S T'}

relaciona-se com o parametro convencio-nal a_{t ,} mediante a seguiute equação:

10-3 •

a

_t (1)

0T

=

0,0273569 - 3

1 + 10 . at

Por conveniência, e de acordo com a prá-tica usual, e~sa proprieuade seráexpres-sa em unidade de cl.ton-1

O movimento a ser estudado sera refe-rido a um sistema local de coordenadas

cart~sianas ortogonais com

Ox

orientado para l~ste,

Oy

para o norte e

Oz

para cima (Fi.g. 2). r.omo as secç.ões oceano-gráficas an~lisadas estão orientadas

a-Bolm I r,st. oceanogr., S Paulo. 28(7.), 1979

z

Fig. 2. O sistema de referência. proximadamente na direção norte-sul, per-mitindo, portanto, somente a determina-ção do gradiente de pressão nessa dire-ção, segue-se 1ue a componente do movi-mento geostr~fico possível de ser deter-Illinada e, em primeira aproximação, a com-ponente leste-oeste, a qual sera denomi-nada de componente zo~a~ _(ug). .

De acordo COill as h~poteses do ~ov~men

to geostrófico, a formulação matematica das equações hidrodinâmicas desse movi-mento inid.éI.-se pelas seguir..tes cornpo-nentes:

ug

=

aop (Ox) (2)

fOy

op _-~ _(Oz~ ₍₃₎

-az

a

Com ; indicando o parâmetro de Cor~olis,

a o volum= especffico, g a aceleraçao e p apressa0.

De acordn com

a

teoria desenvolvida por Fofonoff (1962) d solução do sistema

supra, permitindo a determinação da velo-cidade geostrôfica em superfície, u~ (O),

relativamente a uma superfície isobarica de referência,

ui

(p), e:

1

ug(o) - Ug(p)

= -

--f-- o6D

_oy

(4) com a anomalia da profundidade dinâmica,

6D, sendo calculada por, 6D

= -

I

P o.dp

o (5)

Entretanto, como os ~vimentJs seLão estimados sobre superfícies isanostericas e não sobre superfícies isobá1icas, a

(3)

mo-MIRANDA

&

CASTRO F~: Movimento geostrófico: Cabo Frio 81

dificada. De acordo com Montgomery (1937)

determinaremos inicialmente a variação da

anomalia da profundidade dinâmica (~D) ao

longo de uma superfície isanostérica. As .. sumindo-se por hipótese que essas super-fícies são invariáveis ao longo do eixo

Ox

(Fig. 2), podemos escrever,

~D d~D = ~D d~D dY (y, z) dy + e, d~D dZ dz (6) •

Logo, a variação de ~D ao longo da

super-fície isanostérica é dada por:

( d~D) = dy 6 ( d~D) ~ dY ô ( d~D) (dz) dZ ô

--;Iy

ô ou, ( d~D ) dy ô = ( d~D) _ ( d~D ) dy ô dy ô

como d~D = - ô.dp, segue-se que

( d~D )ô = dy portanto, ( d~D)ô ô ( dp dy + dY)ô (8) ( d~D ) - d -dY ô

=

L dY (

~D + Ô. P )

J

ô (9) Combinando-se as equações (4) e (9) e levando-se em conta que as velocidades são agora calculadas relativamente a su-perfícies isanostéricas, temos:

1 d

Ug (ô o)- ug ( o ) = - i - ~ [(~D+ ô.p)]

(10)

onde Ô_{o e ô indicam os valores da}

super-fície isanostérica na supersuper-fície do mar

(p = O) e

ã

pressão p, respectivamente.

Portanto, a equação (10) permite a estimativa da diferença entre a veloci-dade geostrófica na superfície e a

ve-locidade

ã

profundidade da superfície o.

A função ~D + o.p, do segundo membro

des-sa equação, foi denominada por

Montgo-mery & Spilhaus (1941) de "aceleração

po-tencial". Do exposto, segue-se que essa

aceleração pode ser obtida, a partir da

definição da anomalia da profundid"àde "

dinâmi ca, efe tuando-se uma mudança da

va-riável de integração da pressão p para a

anomalia do volume específico Ô. Com

e-feito, a partir da diferencial do produ-to ô.p, podemos escrever,

ô.dp

=

d (ô.p) - p.dô

Substituindo-se o segundo membro

dessae-quação no integrando da edessae-quação (5),

te-In) s : ô +

J

_ôop.dô

~D

(ô) = -

JÔ'

p d (ô.p) o (11)

logo, a aceleração potencial entre as

su-perfícies isanostéricas Ô_{o e ô pode ser}

calculada pela equação,

(12) Portanto, conhecendo-se a distribuição do

traço das superfícies isanostéricas em secções verticais (linhas isanostéricas), pode-se facilmente determinar por inte-gração numérica a aceleração potencial;

utilizando-se a pressão em decibares (db)

e ;1 anomalia do volume específico em

cl.ton-1 , obtém-se essa variável da água

do mar em unidade de erg.g-1

A vantagem desse método para a

deter-minação da componente geostrôfica dos I n )

-vimentos oceânicos é que a aceleração po-tencial pode ser determinada para

quais-quer verticais da secção, as quais não

precisam coincidir necessariamente com as

escações oceanográficas; isto permite a

possibilidade de se obter maior detalhe da circulação através da secção, o que em

ge::-al não pode ser conseguido com o

méto-do clássico de Sandstrom e Helland-Hansen. Com as equações (10) e (12) pode-se,

portan~o, _{es ti;nar a diferença ug (ôo) - ug}(8)

a part~r do calculo da componente segundo o eixo Olj do gradiente da aceleração po-tencial entre duas verticais, com o

senti-do do movimento sendo dado pelos sinais

desse gradiente e do parâmetro de Coriolis (f < O, no hemisfério sul). Utilizando-se a distância entre essas verticais em cm e

f _{em s}- I _{,o temos essa}b _d~ferença. _de

velo-cidades em cm.s-1 , a qual deve ser

inter-pretada como um valor médio entre as ver-ticais.

Procuremos agora estabelecer,

ã

partir

da equação (10), uma expressão que nos

permita a estimativa da componente u~

so-bre uma superfície (linha) isanostér~ca

qualquer ao longo da vertical e relati-vamente a uma superfície isanostérica de referência (or), sobre a qual eventual-mente a velocidade possa ser conhecida. Este procedimento nos conduzirá a esti-mativas de perfis verticais de

velocida-de geostrófica relativa, ug = Ug (z).

C~m efeito, indicando-se por Pr a

pres-sao ao longo da superfície isanostérica de referência, ôr , podemos escrever de acordo com a equação (10):

(4)

82

ug (ôo) -ug (ô)

=-+

d~

[llD (ô) + ô.p ]

(13)

ug(ôo ) - ug(ô r ) =

-+

d~

[llD (ôr) + ôr·PrJ

(4)

com a aceleração potencial dessas equa-ções sendo definida por:

llD (ô) + ô.p

=

fg

_{o p.dô} (15) e Subtraindo-se as equações (13) e (14), temos: 1 d u ( õ ) u ( õ ) -g g r f dy (17)

-A partir das equaçoes (15) e (16), ob-tém-se a seguinte expressa0 que nos per-mite a determinaçãu da aceleração

poten-cial da equação (17)

As equações (17) e (18) permitem a es-timativa da velocidade geostrófica, sobre qualquer superfície isanostérica, relati-va à superfície isanostérica de referên-cia. Em particular para Ô

= ôo ,

verifi-ca-se que essas equações são equivalentes às equações (10) e (12), respectivamente. Os resultados obtidos, que serão apre-sentados graficamente de acordo com o mé-todo proposto por Mbntgomery

& Stroup

(1962), devem ser interpret8dos como um valor médio da corrente g~ostrófica entre os pares de verticais utilizados ao longo das secções. Neste método, a variação da corrente com a profundidade é representa-da por meio de faixas simétricas em re-lação à vertical, cuja largura é propor-cional à velocidade.

O transporte de volume (~V) foi calcu-lado por integração numérica da

equação-(19) com lly indicando a distância entre os pa-res de verticais utilizadas no calculo da velocidade geostrófica ug , e zr a profun-didade da linha isanostérica de referên-cia. O transporte de volume assim calcu-lado foi expresso em unidades de Sverdrup

Bolm I nst. oceanogr., S Paulo, 28(2), 1979

[1 Sverdrup (1 Sv)

=

106 _m_{3 •} _{s-l J.} Para que os resultados obtidos de ~V

pudessem ser apresentados e analisados so-bre o diagrama T-S, de acordo com o méto-do proposto por Montgomery & Stroup (1962), em correspondência com classes de tempe-ratura e de linhas isanostéricas repre-sentadas sobre esse diagrama, a influên-cia da pressão foi desprezada no calculo da anomalia do volume específico, ou se-ja, nas equações (17) e (18) essa va-riável foi substituída pela anomalia termostérica, ôT.

Apresentação e discussao dos resultados 1 - Distribuição das propriedades

hidro-gráficas ao longo das secções As distribuições de temperatura e de salinidade (Figs 3-6) mostram que, na época da coleta dos dados, as duas sec-ções estavam ocupadas por águas prove-nientes da mistura de:

- Água Litoral (AL) , Água Tropical (AT) e Água Central do Atlântico Sul (ACAS), se for utilizada a classificação proposta por Okuda (1962) ;

- Água Tropical (AT) e Água Subtro-picaJ AAST), utilizando-s,e a clas

-sifi-:' .. <,:~f') proposta por EIDÍlsson (1961)', '

As classificações devidas a esses dois autores são diferentes ilão só no que se r~fere à nomenclatura das mas-sas de água, mas também nos seus in-tervalos de definição (valores de tem-peratura e de s~linidade). Por exem-plo, assumindo-se como massa de água "Água Tropi cal", o vol ume de água com temperaturas maiores do que 20°C e sa-linidades maiores do que 36%0, con-forme sugerido por EIDÍlsson

(op

.

ci~.),

verifise que a AT ocupn toda a ca-mada superficial das duas secções,

pro-longando-se até 30 m de profundidade nas estações mais próximas da costa, e até 100 m naquelas mais ao largo. Por outro lado, utilizando-se o triângulo de mistura proposto por Okuda (1962), constata-se que na massa de água "Água Tropical" (volume com mais de 50% do

tipo de água "Água Tropical" presente na mistura) ocupa somente o extremo sul das secções (estações 338-339 e 340-341), estando situada entre a superfí-cie e 60 m de profundidade, aproxima-damente.

(5)

MIRANDA

&

CASTRO F<?: Movimento'geostrófico: Cabo Frio

83

Lotitud~ N2 do Estocõo T (OC) 'o 'o m. 20 40 60 80 100 20 40 60 Vl o 80 ~ '" E ₂₀₀ '" -o ₂₀ o -o u 40 c: ::> ... ₆₀ o ~ Q. 80 300 400 500 600 700 800 900 1000 23Á05' 331 20,7 1'0' 1'5' 2b' 332 333 334 20,5 20,7 21,1 331-339 26/07 o 27/07/68 Escala horizontol Milhos noúticos o 5 'o I I I I I I I I I I I 2'5' ~O' 3'5' 4'0' 335 336 20,7 21,0 4'5' 5'0' 55' 24~00' 0'5' S 337 338 339 21,0 21,0 21,5 • ----~---14 --.. - - - 1 3

--o

• ____

~12 - ç - - - I I - .10 9 --.8

---7

---6

~5 Õ 4,21

Fig.

3.

Distribuiç~o vertical da temperatura (Secçio A).

Ambos os autores sugerem, ainda, que a Água Tropical e transportada pela Corrente do Brasil, rumo ao sul. Assim, a estimativa do contorno oceânico dessa corrente, nas secções amostradas, seria

diferente, conforme fosse utiliza~a uma

ou outra classificação para a AT. Fato notável e a presença, em ambas as secções, de núcleos de água com

bai-xas temperaturas (T < 13°C) e baixas

sa-linidades (S < 35,2° / 00), sobre a

plata-. forma continental, próximos

ã

costa, em

profundidades da ordem de 100 m. Tais

núcleos, ja observados por Mascarenhas

Jr., Miranda & Rock (1971) e por

Signo-rini (1976; 1978), podem ser provenien-tes da ressurgência gerada pp-los ventos NE, a qual e um fenômeno freqüente na região, ewLora as distribuiçnes de

tem-peratura e de salinidade (~igs 3-6) não

indiquem a presença 1csse fenômeno. A

infiltração dessas águas frias e de b:lÍ-xa salinidade, sobre a plataforma conti-nental, poderia também ser devida a vá-rios mecanismos descritos por Signorini

(1978), inclusive pelo chamado ajuste

baroclínico decot'rE.nte das flutuações da intensidade da Corrente do Brasil, o

qual

ê

evider.ciadc na distribuição do

campo de massa que será analisac0 a se-guir.

As distri' uições de anomalia

termos-t~rica (oT) (Figs 7-8), acompanham, principalmente na secçãu B, a distribui-ção das isotermas. A elevadistribui-ção das

iso-linhas ae 0T em direção

à

estaçao 343

indica um fluxo geostrófico para ceste,

entre as estaçõeE 340 c 342. Uma

incli-nação com mesmo sentino das i~ol~nhas de

anomalia termos te rica, embora menos a-centuacia, tafuOêm e notada na secção A,

em direção

à

estação 336.

No campo de temperaturas o fen~menu

citadu no parágrafO auterl.or é

observa-do como turra elevação observa-do lopo da terr.:

o-clina, das :egiões mais ao largo para a bord! da plataformr continental, onde

estão situadas as est~ções 336 a 343

(Figs 2-3; Tab. l).

Muito provavelmente, a variação da

profundidade do topo da ter~~clina e~tá

(6)

84 _{Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 28(2), 1979}

2360S' 1'0' I'S' 2'0' 2'S' 3'0' 3'S' 4'0' 4'S'

i

Lati tude S'O' ₅₅_' 24hOO'

o's'

S

331 332 333 334 33S 336 337 N~ da Estaca0 S (%0)'0 'Om. 36,03 36, I I 36,06 36,00 35,70 36,08 36,06 36,1338 8 3633,49 5 20 40 60 • • ~--• ---,~--

·

₃₆_,_S---, • 80

. . .

. .

-===::;:===~---. 36 5

õ;~.

• ~

36 :4

100 .... ... 36,0 , "-20 40 60 '" o 80 '" E 200 '" 20 D o D D 40 c => o 60 !l. 80 300 400 SOO 600 700 800 900 1000 331-339 26/07 a 27/07/68 Escala Horizontal Milhos noúticos o 5 la I ' I I I I I I I I r , " • ~ _ _ _ _ - -3S,S _ _ _ _ - õ .3S'4

-·~

3S

,

3

---~ ~35,2 --o • 3S, I

-

_'~34,9

--

---.

-~34,7

--

. ---~34

---

5 , --- - - .34,4

.

·34,32

Fig. 4. Distribuição vertical da salinidade (Secçao A).

sobre a plataforma continental.

Na parte mais profunda das secções

(> 600 m) nota-se a presença da Água In-termediaria Antartica (AIA).

2- Componente zonaZ da corrente geostrófica

A componente zonal da corrente geostró-fica na borda da plataforma continental foi estimada pelas equações (17) e (18),

apresentadas na teoria precedente. Para

as secções amostradas assumiu-se como referência a superfície isanosterica

8r

=

110 cl.ton-1 _{a qual é}

aproximada-mente uma superfície de nível. A pro-fundidade dessa superfície, zr (Pr)' foi considerada constante ao longo de cada uma das secções sendo essa constante

igual a 535 m e a 550 m para as secções

localizadas ao sul (A) e a leste (B) de Cabo Frio, respectivamente, (Fig. 1).

Onde a profundidade é menor do que a profundidade da superfície de referência, a parte sólida do fundo submarino foi

substituída por uma porçao fictícia de

agua do mar em repouso.

Consequentemen-te, nessa região as linhas isanostéricas foram consideradas como linhas de nível

e foram extrapoladas

ã

partir do ponto

de intersecção das linhas isanostericas do oceano real com o fundo submarino, de acordo com o metodo proposto por Relland-Ransen em 1934 e apresentado por

Sverdrup, Johnson

&

Fleming (1942, p.

450). Com a aplicação desse método de

extrapolação do campo de massa fica

sa-tisfeita a condição de contorno ug = O,

sobre o fundo do mar.

De acordo com a pratica usual em o-ceanografia, a profundidade em metros e a pressão em decibares foram considera-das numericamente iguais, No calculo da aceleração potencial (eq. 18), que é a função a ser determinada por inte-gração numerica, as profundidades

(pressões) de ocorrência das linhas isa-nostéricas selecionadas (110, 120, •••

(7)

interpola-MIRANDA

& CASTRO

F~:

Movimento geostrófico: Cabo Frio

I Latitude N~ da E s tacão T (OC)'o Om. 20 40 60 80 100 20 40 60 V> o ₈₀ ., E 200

.,

" o 20 " " c 40 "

-

o 60 o- ₈₀ 300 400 500 600 800 900 1000 23!05'

Ih

I I I I I I I I I I 15' 20' 25' 30' 35' 40' 45' 50' 55' 24°00' 348 347 346 345 344 343 342 341 20;2 20,4 20,1 20,2 20,1 20,9 21,0 21,7 ~ 21 340-348 27/07 o 28/07/68 Escola Horizontal Milhos noúticos

---o 5 10 11 I I I I I I I I I T(OC)

Fig.

5. Distribuição verti cai da temperatura (Secção B).

Tab. I - Profundidades do topo da termoclina

nas estações da Secção B

Estação

Profundidade (m)

340

90

341

50

342

35 343-347

<

20

85 I 05' 10' I S 340 22,6 20 18 17 16 15 14 "13 11 9 7 ·4,76 " 4,15

(8)

86

_{Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 28(2), 1979}

Lo! i !udr~ --2-3TJO-5~'--'1 Or':---I'S-:-' - -2'0-'·--2"S-' ~. ----,3'S-:-'--4"o-'---,4'5-'--S"o-'---,5-S'--2-4-,-~0-O-'--O~'S' , - - -10' 5 N~ do Es!ocoo 348 347 346 34S 344 343 342 341 S (%0) b 'Om 36,06 36,20 36,OS 36,04 36,00 36,33 36,22 36,60 _36,97340 20 40 60 80 100 20 40 60 '" ~ 80 Q; E

,coj

'" 20 " o "O -õ 40 c :>

-60

1

o U: 80 300 400 SOO 600 700 800 900 1000 , . ""-·-3625· , ( 'j

"'-

.'---~ .~

.

340-348 27/07 o 28/07/68 Escolo Horizon!ol M'lhos noú!icos o 5· 'o I I I I t I I I I I I 36,4 ___

~

" " _ _ . 3 6 , , 6 • .~.

.

~ •

~360

_, • ~4,32 ·34,32

Fig.

6.

Distribuição vertical da salinidade (Secção B).

çao grafica diretamente dos perfís verticais 0T

=

0T (p) nas estações ocea-nograficas e das distribuições verticais dessa propriedade (Figs 7 e 8), para o caso das verticais intermediarias. Os gradientes da aceleração potencial foram calculados para pares de verticais adja-centes, sendo uma dessas verticais uma estação oceanografica e a outra um ponto intermediario entre duas estações.

Nas Figuras 9 e 10 apresentamos os resultados obtidos para a componente zo-nal da corrente geostrófica nas secções analisadas (secções A e B). Embora essas secções estejam separadas por uma distância não superior a 15 milhas nau-ticas, notam-se algumas diferenças na velo-cidade média calculada, diferenças estas que se reais são decorrentes da comple-xidade da circulação nessa região a qual, de acordo com trabalhos anteriores,

a-presenta vórtic~3 e meandros. Os movi-mentos com sentidos opostos, observados

ao sul da latitude de 23°45'S, podem ser resultado da ocorrência de um vórti-ce ciclônico com eixo principal inclina-do com relação

ã

direção leste-oeste. A

possibilidade da ocorrência de

singula-ridade no campo de velocidade (conver-gência e diver(conver-gência), pode estar sendo indicada não somente pela oposição de sentidos como tam'uém pelas diferenças de velocidade 2través dessas secções. A principal característica comum

ã

circulação nessas secções é a ocorrência

de correntes mais intensas ao sul da la-titude de 24°S, onde elas fluem para oeste com velocidades de -37 cm.s-1 _e

-49 cm.s-1 _{para as secções A e} _B.

res-pectivamente. Na primeira secção nota-se uma maior uniformidade da velocinade em pronfundidade, observando-se no

(9)

~n-MIRANDA

& CASTRO

F~: Movimento geostr6flco: Cabo Frio

87

23~05' I Latitude N~ da Esta,coo 331 O 20 40 60 80 100 20 40 60 Vl ~ ₈₀ ãi E ₂₀₀ Cl> "O ₂₀ a "O "O 40 c => '+- ₆₀ o '-Q.. 80 300 400 500 600 700 800 900 1000 1'0' 1'5' 2'0' 332 333 334 • 331- 339 26/07 a 27/07/68

E scala horizontal Milhas naúticas a 5 ,o I I I I I I I , I I I 2'5' 30' 35' 40' 335 336 4'5' 5'0' 55' 24~00' 0'5' _S 337 338 339 • ₂₅₀ • • • • • 150 110

Fig.

7.

Distribuição vertical da anomalia termostérica (Secção A) .

tanto um ligeiro aumento cujo máximo de -42 cm.s-1 _{é atingido sobre a}

isanosté-rica de 170 c1.ton-1 ,

ã

140 m de profun-didade.

Ambas as secçoes apresentam também componentes da corrente fluindo para leste e consequentemente em direção o-posta

ã

corrente predominante. Nas faixas compreendidas pelas latitudes 23°47' 23°58' (Secção A) e 23°42' -23°48' (Secção B) essas correntes estão presentes em toda a coluna de água, com seus valores máximos de 12 cm.s-1 _e 8 cm.s-1 , respectivamente, ocorrendo en-tre as isanostéricas de 150 e 160 c1. ton-l • O fluxo para leste sob a picno-clina (delimitada pela isanostérica de 200 cl.ton-l ) e adjacente

ã

borda da plataforma continental, o qual transporta quase exclusivamente a ACAS, é igual a 0,43 Sv e 0,38 para as secções A e B,

respectivamente. Esses valores, obtidos pela somatôria dos fluxos parciais apre-sentados nas Figuras 11 e 12, são prati-camente iguais para as duas secções ana-lisadas e sugerem uma característica importante para a circulação na borda da plataforma continental, isto é, a

~xistência provavel de uma contra cor-rente subsuperficial.

Ao norte da latitude de 23°46'S a comparação dos resultados obtidos

nessas secções, para uma mesma latitude, mostra valores mais intensos (29 cm.s-1 )

para a secção A.

Considerando-se que as secções A e B foram percorridas em sentidos opostos, de norte para o sul e de sul para o norte, respectivamente, justifica-se a deriva do N/Oc. "Prof. W. Psnard" para oeste (Fig. 1), tendo-se em vista a predomi-nância dos movimentos em superfície

(10)

88 _{Bolm Inst. oceanogr., S Paulo, 28(2), 1979} I 50' I latitude

_45'

348 N~ do Estacão b 347 346 345 344 343 342 341 340 I 20 40 60

.

~~

.

~:

80 100 20 40 60 V> 2 80 Õ) E 200 ., 20 "O o ~ 40 "O C .2 ₆₀ o Q: 80 300 400 500 600 700 800 900 1000 340-348 27/07 o 28/07/68 Escola Horizontal Milhas naúticas o 5 10 I I I I I I I I I I I .~. 200

-~I5C

-.110

Fig. 8. Distribuição vertical da anomalia termostérica (Secção B).

nesse sentido.

3 -

Fluxo

zonal

O_fluxo_z~nal foi cal~ulado por integra-çao numer~ca da equaçao 19. O método para apresentação dos resultados foi uma

inovação introduzida por Montgomery &

Stroup (1962), a qual permitiu locar o

f~ux~ sobre o diagrama T-S em correspon-denc~a com classes convenientemente es-colhidas e delimitadas por intervalos de anooalia termostérica e de temperatura

(saU'nidade). Tendo-se em vista a ampli-Eude de variação dessas propriedades da agua do mar, essas classes foram

sele-cionadas com amplitudes de ~óT

=

20 cl.

ton-1 _e ~T

=

_1°C.

Nas Figuras 11 e 12 são apresentados os f!uxos calculados para cada uma das

secçoes A e B, respectivamente. Essas

figuras são diagramas T-S com a família

de isolinhas representando a anomalia

termostêrica a intervalos de 20 cl. ton - 1 .

De acordo com a orientação do sistema de referência utilizado, os valores

positi-v~s indicam fluxo para leste e os

nega-t~vos para oeste. Nessas figuras

veri-fica-se que os fluxos parciais distri-_~

_,

bu~dos nas classes correspondentes,

as-sumem uma configuração semelhante

ã

da

curva T-S característica para a massa de

Água Central do.~tlantico Sul (ACAS),

presente na reg~ao em estudo.

Através da secção A (Fig. 11) verifi-ca-se que o transporte parcial mais in-tenso para oeste ocorre na camada

super-fic~fl (acima da isanostérica de 200 cl. ton ) com 0,29 Sv e transportando águas com temperatura e salinidade variáveis entre 21 e 22°C e 36,1 - 38,8%0,

res-pectivamente. Em profundidades

(11)

MIRANDA

&

CASTRO F~: Movimento geostrófico: Cabo Frio

89

1 Latitude 215' 510' N~ da Esta,cão 331 332 333 334 335 :?36 337 338 339 O 20

-r--rr __

~

__

~

__

'-~1250 40 60 80 100 20 40 60 li> o 80 ~ ; E ₂₀₀ '"

"

_o 20

"

c 40 ::J '+- ₆₀ ~ 150 a.. 80 300 331-339 26/07 o 27/07/68

Escala de velacida,je

,---,--,--,r-r--r7 6 o em 5-' 400 500 600 700 800 900 1000 Escala horizontal Milhas naúticas o 5 la I I I I I I I I I I I 40 20 <2 110

Fig.

9.

Distribuição da componente zona1 da ve10cidade

geostró-fica (Secção A), re1ativa ~I superfÍcie isanostêrica de

110 c1/ton, mostrada por f2ixas verticais cuja 1argura

é proporciona1

ã

intensidade da corrente, de acordo com

a esca1a de ve1ocidade. A~ faixas sombreadas indicam

movimento para 1este e as trancas para oeste.

160 cl.ton-1 ) observa-se também a ocor-rência de fluxo quase tão intenso quanto o anterior, o qual transporta para oeste águas com l3°C < T < 14°C e 35% 0 < S < 35,5%0' Esses fluxos são produzidos pelas correntes mais intensas observadas ao longo da secção, e ocorrem no seu ex-tremo sul.

Na distribuição dos fluxos parC1a1S ao longo da Secção B (Fig. 12), nota-se uma nítida predominância do transporte para oeste na camada superficial (acima da isanostérica de 200 cl.ton-1 ). Nessa camada os fluxos resultantes são iguais

a 0,02 Sv e - 1,54 Sv e o máximo parcial para oeste (-0,48 Sv) está locado na mesma classe de ocorrência do máximo parcial na Secção A.

Os fluxos totais resultantes para leste e oeste são: 0,52 Sv e -2,24 Sv através da Secção A e, 0,40 Sv e -2,59 para a Secção B com a maior parte do fluxo para leste ocorrendo sob a isanos-térica de 200 cl.ton-1 • O fluxo resul-tante para oeste representa uma parcela da influência da Corrente do Brasil na borda da plataforma continental, cujo fluxo estimado para essa região e mesma

(12)

90

_{Bolm Inst. oceanogr., S Paulo,} _28(2), _197~

,

Latitude ~5' 5'0' Ne da E s tacão 'O 348 347 346 345 344 343 342 341 340 20 40 60 80 100 20 40 60 </> ~ 80 Q; E 200 Cl> 20 "O o

'"

40 "O c: :o o à::

:~1

340-348 Escala de velocidade 300 _27/07_a_28/07/68 60 em Çl 150 4 O Escala HOrIZontal 40 500 Milhas na\Íticas 20 • I 10 o 5 'o 600 I I I r I I I I I I , 700 óT(cl/ton) <2 800 900 1000

Fig. 10. Distribuição da componente zonal da velocidade geostró-fica (Secção B), relativa

à

superffcie isanostérica de 110 cl/ton, mostrada por faixas verticais cuja largura é proporcional

ã

intensidade d~ corrente, de a~or~o com a escala de velocidade. As faixas sombreadas Indicam movimento para leste e as brancas para oeste.

epoca do ano por Signorini (1978) e de 9,4 Sv.

Conclusões

As distribuições verticais das proprie-dades físicas independentes, temperatu-ra e salinidade, revelam a presença de valores extremos na camada superficial

ao sul das sec~ões: máximos de

salini-dade (S > 36,4 /00) associados a

ligei-ras inversões de temperatura (T > 2loC).

O campo de massa mostrado pelas linhas isanostericas indica que esses extremos estão associados a uma estabilidade es-tatica vertical estável. Esse fato, ja evidenciado em trabalhos anteriores, sugere que essa característica, induzi-da por processos advectivos e difusivos

na região de cisalhamento ciclônico da

Corrente do Brasil, e· quase permanente.

Ao norte e sobre a plataforma conti-nental observa-se tambem a ocorrência de maximos sob a camada superficial, os quais parecem indicar uma influência residual dos máximos observados ao sul;

este§ mais pronunciados ao lo~g? da .

secçao A, contrastam com os m1n1mos 1S0-lados presentes sobre o fundo da

plata-forma continental (T < l3°C e S <

35,3%0).

Na camada superficial os movimentos estimados pelo modelo são predominante-mente para oeste, com velocidade maxima

de -49 cm.s-1 _{ocorrendo no sul da}

sec-ção B. Em ambas as secções observam-se

correntes mais fracas ( < 5 cm.s-1 )

(13)

MIRANDA

&

CASTRO F~: Movimento geostrófico: Cabo Frio 91 T(OC) 24 23 22 21 20 380 19 360 18 340 320 17 300 _-2,24 072 0,58 -4,21 ' -11,89 165 0,34 o,~ ~ ~~~ __ ~-_'~ ___ -~7,~17~~_-~6~,5~3~~~ ~ -4,45 0,64 -4,1

°

-1,70 -5,35 0,92 -7,31 0,27 -676 1,48 _-9,24 1,55 0,54 16 280 15 3,08 -15,75 260 4,75 4,15 -12,83 -9,28 14 240 13 ~ 220 12 200 -7,97 I I 180 -14,36 -15,24 -7,58 3,97 -28,78 4,33 -2,56 4,99 11,80 5,52 la 9 160 140 -5,25 -0,41 -1,66 -004 0,03 0,71 -0,44 0,27

~

7 120---' ~IOO 80 60 40 20 o 63j4~T--r-'~S-~ __ ~~-,~,L~--r-~-.--~~--r--r~--,--,-,~,--.--.-~~--'--r-'--1 ~ 34,5 35 35,5 36 36,5 37 S(o/",,)

Fig. 11. Distribuição no diagrama T-S da componente zonal do fluxo

de volume (em 102_{.Sv) da corrente geostrófica através da}

Secção A (23°351 _- 24°05IS). Valores positivos indicam

fluxo para leste e os negativos para oeste. Fluxo total: 0,52 Sv e -2,24 Sv.

conseqüência ocasional das flutuações do campo de massa, as quais não são ne-c=ssariamente acompanhadas por flutua-ço:s.correspondentes da corrente geos-trofl.ca real.

Os movimentos mais significativos para leste ocorrem sob a picnoclina e sua velocidade máxima chega a atingir o

valor de 12 cm.s-1 _{O transporte de}

volume associado a esse movimento é praticamente igual para as duas secções analisadas, 0,43 Sv e 0,38 Sv e sugere a provável existência de uma corrente subsuperficial. No sentido oeste o flu-xo é mais intenso atingindo valores de -2,24 Sv e -2,68 Sv através das secções A e B, respectivamente.

Resumo

A circulação geostrófica e as condições hidrográficas, na borda da plataforma

c~ntinental adjacente ao Cabo Frio (RJ),

sao analisadas ao longo de duas secções

verticais realizadas em julho de 1968.

A principal característica resultante

dessa análise

e

a ocorrência de movimen

-tos para leste e oeste, com velocidades

estimadas atingindo valores de até L2

-1 49 -1 .

cm.s e - cm.s , respectl.vamente.

Os movimentos para leste apresentam um

fluxo de volume de 0,52 Sv (0,40 Sv) e

as maiores velocidades são atingidas

a-bai~o da picnoclina e na região

adjacen-te a borda da plataforma continental. O

principal movimento para oeste

_.

tem as

'

mal.ores velocidades na camada de

super-fície, e os pequenos valores do

trans-porte de volume, de -2,24 Sv (-2,68 Sv),

sugerem que as observações hidrográficas

foram realizadas na região de

cLsalha-mento ciclônico da Corrente do Brasil.

Detalh=s da distribuição do fluxo de

(14)

92

_{Bolm Inst. oceanogr., S Paulo,}

_{28(2), 1979}

T(OC) 24 23 22 21 20 380 360 340 -3,91 1,95 19 18 17 16-15 14 13 12 -921 -8,24 , ',49 i 1 10 9 ~160 -0,20 4,90 -4,95 4,18 -100 2,48 ' -0,95 0,96 -0,35 60 40 2.0 o

~-r-

'

4 o.

,.

/1

2

0

100 80

6 ++~

'

_I~

~

~I~~~I~i<~~~~i~<'_I~~~~

I

~~~I---~

34 34,5 35 35,5 36 36,5 37 S(%.)

F i~. ! L. Distribuiçiu no diagramaT-S da componente zonal do fluxo

de volume (em

10

2_{.S v) da corrente geostrófica através da}

Secçio B (23a₃₅1 _-

24°10

IS). Valores positivos indicam

fluxo para l~ste e os negativos para oeste. Fluxo total:

0,40

Sv e

-2,69

Sv.

T-S, em correspondência com classes de-limitadas por intervaloJ de variação da anomalia termostérica e da temperatura. Agradeci:oentos

À Organização dos Estados Americanos,

pelo incentivo recebido ao permitir a

inclusão da análise de dados obtidos em

cruzeiros oceanográficos anteriores, corno urna das metas do Projeto Multinacional de

Ciências do Mar. Ao Sr. Francisco J. J.

Pécora pela colaboração nos cálculos e desenhos auxiliares, ao Sr. Marco Antonio Montalban pela elaboração dos desenhos

finais e

ã

Srta. Marilza Correia pelos

trabalhos de datilografia.

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