Introdução às Ciências do Mar Oceanografia Física Curso de Ciências do Mar Introdução às Ciências do Mar Oceanografia Física Paulo Relvas - Faculdade de Ciências do Mar e Ambiente, Universidade do Algarve (prelvas@ualg.pt)

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O Oceano como um sistema físico e o seu papel no ciclo hidrológico O Oceano é um sistema físico que interage com os outros sistema que integram o grande sistema que é o Planeta. Interacção do Oceano com a Atmosfera e processos físicos no Oceano

O ciclo hidrológico, mostrando os movimentos anuais de água através do ciclo (números a negro) e a quantidade de água acumulada em cada reservatório (números a azul). Todas as quantidades estão em 1015 kg (1015 kg de água  103 km3 ). (adaptado de Open Univ. Course Team, 1989) Reservatório Percentagem do total Profundidade da esfera (m) Oceanos 97.96 2685 Calotes polares e gelo 1.64 45 Água no solo 0.36 10 Rios e lagos 0.04 1 Atmosfera 0.001 0.03 A quantidade de água nos diversos reservatórios, em termos da percentagem do total e em termos de profundidade se toda o conteúdo se espalhasse pela Terra. (adaptado de Stowe, 1979)

Porque se movem as águas do Oceano? Energia solar Rotação da Terra Contribuição da energia solar: Circulação atmosférica ventos Causa: aquecimento diferencial da atmosfera Variações de temperatura Causa: fluxos de calor através da interface ar-água salinidade Causas: precipi- tação e evapo- ração; transições de fase ar-gelo Variações espaciais da densidade da água Circulação induzida pelo vento Circulação termohalina

Contribuição da rotação da Terra: Efeito da força de Coriolis, porque a Terra curva para os pólos. Resultado: os movimentos são deformados – para a direita no H.N. E para a esquerda no H. S. A roda da bicicleta não roda no Equador, mas vai rodando no sentido dos ponteiros do relógio relativamente à Terra, cada vez com maior velocidade à medida que se aproxima do pólo. (a) Um projéctil lançado para Norte a partir do equador move-se para Leste tal omo a Terra e para Norte com a velocidade de disparo. (b) Trajectória do projéctil relativamente à Terra. No tempo T1 o projéctil moveu-se para M1 e a Terra para G1. No tempo T2 o projéctil moveu-se para M2 e a Terra para G2. Há depleção causa pela força de Coriolis, maior para maiores latitudes.

As diferentes escalas na Circulação dos Oceanos Circulação de larga escala

Exemplo da circulação de mesoescala: Afloramento costeiro, filamentos, vórtices, correntes e contracorrentes costeiras, etc.

Exemplo da circulação de pequena escala: hidrodinâmica costeira. Ondas, correntes costeiras induzidas pelas ondas, Interacção entre o escoamento e o fundo, pequenos vórtices, algumas ondas internas, etc.

Propriedades físicas da água do mar 4 2 -2 10 20 30 40 salinidade temperatura (ºC) água pura água do mar “média” temperatura de congelação temperatura de densidade máxima S=24.7 T=-1.33ºC A temperatura de densidade máxima e o ponto de congelação da água do mar em função da salinidade. A densidade (escrita em sigma-t) como uma função da temperatura e salinidade, numa gama apropriada para todo o oceano. Note-se que 90% da água de todo o oceano está dentro da área a tracejado.

O espectro da radiação solar Curvas da irrandiância solar no topo da atmosfera e na superfície do Globo. Na figura está também representada a curva de emissão do corpo negro para uma temperatura de 6000 K, a temperatura aproximada do Sol. O espectro electromagnético e em detalhe a região visível do espectro

O Balanço de Energia do Planeta Sol O Balanço de Energia do Planeta À radiação solar incidente atribui-se 100 unidades.

Balanço da radiação à escala mensal Rad. de pequeno c.d.o. (recebida) Balanço da radiação (recebida-emitida) Rad. de grande c.d.o. (emitida) -100 -50 -25 0 25 50 100 125 150 200 Wm-2

A extinção da radiação solar em profundidade Representação espectral simplificada da radiação solar à superfície do oceano e a várias profundidades. (violeta) (azul) (verde) (amarelo) (vermelho) Comprimento de onda (10-3 mm) Representação da distância que a luz solar percorre antes de ser atenuada em 50% como função do c.d.o., para águas com vários índices de turbidez. Note-se que águas transparentes tendem a ser azuladas e águas muito turbidas tendem a ser amareladas.

Aquecimento desigual do Planeta ....no tempo: ....no espaço:

Temperatura superficial do Oceano: Temperatura da superfície do mar (ºC) Varia no espaço e no tempo, seguindo um ciclo anual. No entanto, é sempre mais elevada nas regiões equatoriais…

Diferenças entre o padrão de Janeiro e Julho. As grandes diferenças são observadas (azul escuro a preto) sobre os continentes enquanto nos oceanos raramente passam os 8-10ºC. Nestes, as maiores diferenças são nas latitudes médias, pois as regiões tropicais e equatoriais são bastante constantes. Valor médio e gama de temperaturas da superfícies da Terra (a) sobre a superfície do oceano. Note-se que as grandes diferenças ocorrem nas latitude médias. (b) sobre os continentes e regiões geladas. Note-se que as grandes diferenças ocorrem nas regiões polares, em contraste com os oceanos.

Balanço de Calor do Sistema Oceano-Atmosfera Calorias por cm2 por minuto Equador radiação solar incidente radiação terrestre emitida balanço positivo de energia balanço negativo de energia O excesso de energia nas baixas latitudes tem que ser transportado para as altas latitudes Em cima: as correntes oceânicas transportam mais de metade da energia total transportada perto do equador. Nas latitudes mais elevadas o transporte atmosférico excede o transporte oceânico. Em baixo: comparação entre a energia transportada pelos oceanos no hemisfério Norte e hemisfério Sul.

A Grande Correia de Transmissão da Energia no Oceano (conveyor belt) As grandes circulações não se realizam apenas à superfície… A circulação oceânica mais importante na redistribuição de energia na Terra: A Grande Correia de Transmissão da Energia no Oceano (conveyor belt)

Distribuição da salinidade da superfície do mar Valores médios da salinidade superficial do oceano mundial. Em cima: relação entre a evaporação e a precipitação no oceano como função da latitude. Em baixo: salinidade média do oceano mundial em função da latitude.

Estrutura vertical (típica) do oceano Em cima: Perfis verticais da temperatura típicos para as diferentes latitudes do oceano. A termoclina sasonal ocorre devido ao forte aquecimento superficial do oceano durante o Verão nas latitudes médias. Em baixo: Sucessão de perfis de temperatura mostrando o desenvolvimento (linhas a cheio) e o decaimento (linhas tracejadas) da termoclina sasonal no hemisfério Norte.