Modificações nas posições médias dos centros de tempestades intensas assim como nos seus sentidos de propagação estão sendo sugeridas por diversos estudos sobre mudanças climáticas. Este fato pode ser determinante para a geração de ondas sobre os oceanos, e consequentemente para o conhecimento das climatologias de ondas. Na costa brasileira a falta de observações diretas em escala climática justifica o uso de técnicas de modelagem numérica para representação do fenômeno. Este trabalho apresenta resultados de simulações numéricas para caracterizar a climatologia das ondas de superfície e suas correspondentes perspectivas de mudanças para um futuro próximo sobre a região do Atlântico Sudoeste. Uma estratégia complexa de modelagem de ondas global, para assegurar a propagação de swell, e uma grade regional forçada por um ventos superficiais obtidos com um modelo de meso-escala atmosférico foi desenvolvida neste estudo. Os modelos utilizados foram o WAVEWATCH-III e o BRAMS. O período de 1982-1999 foi escolhido para representação do século XX com campos atmosféricos provenientes da REANÁLISE-I do NCEP, os quais são utilizados como controle do experimento. O período de 2030-2049 é investigado com base em dois cenários de projeções futuras CCSM3. Os valores médios de altura significativa para a porção Sudoeste do Atlântico Sul são superestimados no conjunto de simulação histórica do CCSM3; ao se considerar dois pontos de localização sobre a Bacia de Campos e Bacia de Santos, valores máximos do ciclo anual são encontrados durante os meses de outono enquanto que o conjunto referência apresenta valores máximos durante os meses de inverno. O estabelecimento de probabilidades de ocorrência de swell e wind sea revelam que o conjunto CCSM3 superestima a influência de swell gerados remotamente. Em termos das projeções climáticas para as bacias de Campos e Santos, pequenas diferenças nos valores médios de altura significativas aparecem de Maio a Dezembro, quando os resultados sugerem um leve aumento das alturas de ondas para as duas bacias quando comparadas com as respectivas médias do século XX. Por outro lado, a obtenção de séries de tendências durante os anos de 2030-2049 demonstram um padrão variável mas um fato comum aparece nos dois cenários de projeções climáticas: diminuição das alturas de ondas na área de oceano aberto e numa porção da região costeira próxima aos 20S, enquanto a porção sudoeste da região de estudo apresenta um pequeno aumento. Isto não é um desenvolvimento monotônico pois variabilidades interanuais de decadais estão evidentes para os dois cenários com diferentes amplitudes e fases entre elas. / Modifications in the mean position of the storm tracks as well as in the direction of propagation of severe storms have been suggested by many studies about climate change. This fact can be determined for the wind-wave generation over the oceans, and consequently for the wave climatology knowledge. In the coast of Brazil, the lack of long term direct observations of wave characteristics leads to the use of numerical modeling techniques to represent the phenomena. This study presents analysis of numerical simulations to characterize the climatology of surface gravity waves and the determined perspectives of changing in the near future for the Western South Atlantic region, with focus on its southern portion, off the southern Brazil coast. A complex strategy of global wave modeling to represent swell propagation associated with regional wave modeling forced by mesoscale winds is adopted; the models employed are WAVEWATCH-III and BRAMS. The period 1982-1999 is used to represent the 20th century with atmospheric fields from NCEP/Reanalysis-I, which results are used as reference. The period 2030-2049 is investigated based on two projected scenarios of the coupled climate model CCSM3. The average significant wave height for the Western South Atlantic is overestimated by the historical run of CCSM3; when considering two locations of interest, Campos and Santos Basins, the maximum values of the annual cycle are found during the autumn, while the reference field presents maximum values during the late winter. The evaluation of probabilities of occurrences of swell and wind sea revealed that CCSM3 overestimated the influence of remotely generated swell for the Western South Atlantic region. In terms of projected scenarios for Campos Basin and Santos Basin, some small differences in the average significant wave height appear from May to December, when the results suggest a small increase of wave height in both locations compared to the correspondent 20th century results. On the other hand, the obtained spatial distribution of trends during the period 2030-2049 shows a variable pattern, but a common feature appears in both projected scenarios of CCSM3: decrease of the wave heights in the open ocean area and part of the shelf around 20ºS, while the southwestern portion of the study region presents a small increase. This is not a monotonic behavior, because interannual and decadal variability are evident in both scenarios, with different amplitudes and phases between them.

Modificações nas posições médias dos centros de tempestades intensas assim como nos seus sentidos de propagação estão sendo sugeridas por diversos estudos sobre mudanças climáticas. Este fato pode ser determinante para a geração de ondas sobre os oceanos, e consequentemente para o conhecimento das climatologias de ondas. Na costa brasileira a falta de observações diretas em escala climática justifica o uso de técnicas de modelagem numérica para representação do fenômeno. Este trabalho apresenta resultados de simulações numéricas para caracterizar a climatologia das ondas de superfície e suas correspondentes perspectivas de mudanças para um futuro próximo sobre a região do Atlântico Sudoeste. Uma estratégia complexa de modelagem de ondas global, para assegurar a propagação de swell, e uma grade regional forçada por um ventos superficiais obtidos com um modelo de meso-escala atmosférico foi desenvolvida neste estudo. Os modelos utilizados foram o WAVEWATCH-III e o BRAMS. O período de 1982-1999 foi escolhido para representação do século XX com campos atmosféricos provenientes da REANÁLISE-I do NCEP, os quais são utilizados como controle do experimento. O período de 2030-2049 é investigado com base em dois cenários de projeções futuras CCSM3. Os valores médios de altura significativa para a porção Sudoeste do Atlântico Sul são superestimados no conjunto de simulação histórica do CCSM3; ao se considerar dois pontos de localização sobre a Bacia de Campos e Bacia de Santos, valores máximos do ciclo anual são encontrados durante os meses de outono enquanto que o conjunto referência apresenta valores máximos durante os meses de inverno. O estabelecimento de probabilidades de ocorrência de swell e wind sea revelam que o conjunto CCSM3 superestima a influência de swell gerados remotamente. Em termos das projeções climáticas para as bacias de Campos e Santos, pequenas diferenças nos valores médios de altura significativas aparecem de Maio a Dezembro, quando os resultados sugerem um leve aumento das alturas de ondas para as duas bacias quando comparadas com as respectivas médias do século XX. Por outro lado, a obtenção de séries de tendências durante os anos de 2030-2049 demonstram um padrão variável mas um fato comum aparece nos dois cenários de projeções climáticas: diminuição das alturas de ondas na área de oceano aberto e numa porção da região costeira próxima aos 20S, enquanto a porção sudoeste da região de estudo apresenta um pequeno aumento. Isto não é um desenvolvimento monotônico pois variabilidades interanuais de decadais estão evidentes para os dois cenários com diferentes amplitudes e fases entre elas. / Modifications in the mean position of the storm tracks as well as in the direction of propagation of severe storms have been suggested by many studies about climate change. This fact can be determined for the wind-wave generation over the oceans, and consequently for the wave climatology knowledge. In the coast of Brazil, the lack of long term direct observations of wave characteristics leads to the use of numerical modeling techniques to represent the phenomena. This study presents analysis of numerical simulations to characterize the climatology of surface gravity waves and the determined perspectives of changing in the near future for the Western South Atlantic region, with focus on its southern portion, off the southern Brazil coast. A complex strategy of global wave modeling to represent swell propagation associated with regional wave modeling forced by mesoscale winds is adopted; the models employed are WAVEWATCH-III and BRAMS. The period 1982-1999 is used to represent the 20th century with atmospheric fields from NCEP/Reanalysis-I, which results are used as reference. The period 2030-2049 is investigated based on two projected scenarios of the coupled climate model CCSM3. The average significant wave height for the Western South Atlantic is overestimated by the historical run of CCSM3; when considering two locations of interest, Campos and Santos Basins, the maximum values of the annual cycle are found during the autumn, while the reference field presents maximum values during the late winter. The evaluation of probabilities of occurrences of swell and wind sea revealed that CCSM3 overestimated the influence of remotely generated swell for the Western South Atlantic region. In terms of projected scenarios for Campos Basin and Santos Basin, some small differences in the average significant wave height appear from May to December, when the results suggest a small increase of wave height in both locations compared to the correspondent 20th century results. On the other hand, the obtained spatial distribution of trends during the period 2030-2049 shows a variable pattern, but a common feature appears in both projected scenarios of CCSM3: decrease of the wave heights in the open ocean area and part of the shelf around 20ºS, while the southwestern portion of the study region presents a small increase. This is not a monotonic behavior, because interannual and decadal variability are evident in both scenarios, with different amplitudes and phases between them.

O presente trabalho apresenta a primeira avaliação da hidrodinâmica do Saco do Mamanguá (RJ), com o objetivo de analisar o comportamento hidrodinâmico e o transporte de sedimentos da região, através do modelo hidrodinâmico Delft3D - FLOW e do modelo de ondas Delft3D - WAVE. Os resultados indicam que a hidrodinâmica do Saco do Mamanguá é grandemente influenciada pela ação do vento, principalmente pelos oriundos de sudoeste, seguido pela força da maré e dos gradientes de densidade, que juntos atuam no direcionamento e magnitude das correntes e trocas de volume entre a região e o oceano adjacente, sendo responsáveis também pelo transporte de sedimentos em suspensão da região. Os resultados do modelo numérico de ondas mostraram que estas não influenciam a hidrodinâmica da região. Através da comparação dos resultados do modelo numérico com os dados coletados na região, ele se mostrou satisfatório, principalmente em relação à hidrodinâmica, validando a correta representação dos padrões de circulação da área. Por fim, o trabalho demonstra que o Saco do Mamanguá é um ambiente de baixa energia, com correntes fracas, variando de bem misturado a estratificado em que, sua baixa dinâmica favorece a retenção de partículas em seu interior, porém a atuação do vento contribui para a exportação de material. / This study presents the first evaluation of hydrodynamics Saco do Mamanguá (RJ), with the aiming of analyze the hydrodynamics patters and sediment transport in the region using the hydrodynamic model Delft3D - FLOW and wave model Delft3D - WAVE. The results indicate that the hydrodynamics of Saco do Mamanguá is largely influenced by the wind, especially southwestern winds, followed by tide forces and density gradients which together will dictate direction and magnitude of current, the volume and mass exchanges between the study area and the adjacent ocean, and the suspended sediment transport. The results of the wave model showed that these did not influence the hydrodynamics of the region. The numerical model was proved be satisfactory, especially regarding the hydrodynamics patterns when compared to measured data, well representing the flow circulation of the area. Finally, the study demonstrates that Saco do Mamanguá is a low energy environment with low velocity currents, ranging from well mixed to stratified estuary. The low dynamic in the system favors particle retention in its interior although the performance of the wind contributes to the export of material.

Made available in DSpace on 2015-02-24T19:48:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaFAM_TESE_Capa_ate_pag45.pdf: 2486179 bytes, checksum: 1280b90e85a5ab287bf116c2bf019536 (MD5) Previous issue date: 2013-11-25 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This thesis presents the results of application of SWAN Simulating WAves Nearshore numerical model, OF third generation, which simulates the propagation and dissipation of energy from sea waves, on the north continental shelf at Rio Grande do Norte, to determine the wave climate, calibrate and validate the model, and assess their potential and limitations for the region of interest. After validation of the wave climate, the results were integrated with information from the submarine relief, and plant morphology of beaches and barrier islands systems. On the second phase, the objective was to analyze the evolution of the wave and its interaction with the shallow seabed, from three transverse profiles orientation from N to S, distributed according to the parallel longitudinal, X = 774000-W, 783000-W e 800000-W. Subsequently, it was were extracted the values of directional waves and winds through all the months between november 2010 to november 2012, to analyze the impact of these forces on the movement area, and then understand the behavior of the morphological variations according to temporal year variability. Based on the results of modeling and its integration with correlated data, and planimetric variations of Soledade and Minhoto beach systems and Ponta do Tubar?o and Barra do Fernandes barrier islands systems, it was obtained the following conclusions: SWAN could reproduce and determine the wave climate on the north continental shelf at RN, the results show a similar trend for the measurements of temporal variations of significant height (HS, m) and the mean wave period (Tmed, s); however, the results of parametric statistics were low for the estimates of the maximum values in most of the analyzed periods compared data of PT 1 and PT 2 (measurement points), with alternation of significant wave heights, at times overrated with occasional overlap of swell episodes. By analyzing the spatial distribution of the wave climate and its interaction with the underwater compartmentalization, it was concluded that there is interaction of wave propagation with the seafloor, showing change in significant heights whenever it interacts with the seafloor features (beachrocks, symmetric and asymmetric longitudinal dunes, paleochannel, among others) in the regions of outer, middle and inner shelf. And finally, it is concluded that the study of the stability areas allows identifications of the most unstable regions, confirming that the greatest range of variation indicates greater instability and consequent sensitivity to hydrodynamic processes operating in the coastal region, with positive or negative variation, especially at Ponta do Tubar?o and Barra do Fernandes barrier islands systems, where they are more susceptible to waves impacts, as evidenced in retreat of the shoreline / Esta tese apresenta os resultados da aplica??o do modelo num?rico SWAN Simulating WAves Nearshore, de terceira gera??o, que a simula propaga??o e dissipa??o da energia das ondas do mar, na plataforma continental setentrional do Rio Grande do Norte, com vista a determinar o clima de ondas, calibrar e validar o modelo e aferir suas potencialidades e limita??es para a regi?o de interesse. Ap?s a valida??o do clima de ondas os resultados foram integrados com as informa??es do relevo submarino e morfologia em planta dos sistemas de praias e ilhas barreiras. Nesta segunda fase, o objetivo foi analisar a evolu??o da onda e sua intera??o com o fundo marinho raso a partir de tr?s perfis transversais de orienta??o de N para S, distribu?dos conforme as paralelas longitudinais, X = 774000-W, 783000-W e 800000-W. Posteriormente, extra?ram-se os valores direcionais de ondas e ventos ao longo de todos os meses compreendidos entre novembro de 2010 a novembro de 2012, para analisar a incid?ncia destas for?antes sobre a movimenta??o de ?rea para entender o comportamento das varia??es morfol?gicas de acordo com a variabilidade temporal anual. Com base nos resultados da modelagem e da sua integra??o com os dados correlacionados e das varia??es planim?tricas dos sistemas praiais de Soledade e Minhoto e das ilhas barreiras Ponta do Tubar?o e Barra do Fernandes, obteve-se as seguintes conclus?es: o SWAN conseguiu reproduzir e determinar o clima de ondas para o litoral setentrional do RN, os resultados mostram tend?ncia semelhante com as medidas nas varia??es temporais de altura significativa (HS, m) e per?odo m?dio de onda (Tmed, s), entretanto, os resultados param?tricos das estat?sticas mostraram-se baixos para as estimativas dos valores m?ximos, na maioria dos per?odos analisados em compara??o os dados do PT 01 e PT 02 (pontos de medi??o), com altern?ncia das alturas significativas de ondas, em alguns momentos sobrestimado com a sobreposi??o ocasional de epis?dios de ondula??o. Ao analisar a distribui??o espacial do clima de ondas e sua intera??o com a compartimenta??o submarina, concluiu-se que h? intera??o da propaga??o da onda com o fundo, evidenciando altera??o nas alturas significativas sempre quando esta interage com as fei??es de fundo (rochas praiais, dunas longitudinais sim?tricas e assim?tricas, paleocanal, dentre outros) existentes nas regi?es das zonas da plataforma externa, m?dia e interna. E finalmente notou-se que especialmente as ilhas de Ponta do Tubar?o e Barra do Fernandes, est?o mais sujeitas a incid?ncia das ondas, causando o recuo da linha de costa; o estudo das ?reas de estabilidade permitiu identificar as regi?es mais inst?veis, corroborando com o senso de que a maior amplitude de varia??o indica maior instabilidade e consequente sensibilidade aos processos hidrodin?micos atuantes na regi?o costeira, seja esta varia??o positiva ou negativa

O presente trabalho apresenta a primeira avaliação da hidrodinâmica do Saco do Mamanguá (RJ), com o objetivo de analisar o comportamento hidrodinâmico e o transporte de sedimentos da região, através do modelo hidrodinâmico Delft3D - FLOW e do modelo de ondas Delft3D - WAVE. Os resultados indicam que a hidrodinâmica do Saco do Mamanguá é grandemente influenciada pela ação do vento, principalmente pelos oriundos de sudoeste, seguido pela força da maré e dos gradientes de densidade, que juntos atuam no direcionamento e magnitude das correntes e trocas de volume entre a região e o oceano adjacente, sendo responsáveis também pelo transporte de sedimentos em suspensão da região. Os resultados do modelo numérico de ondas mostraram que estas não influenciam a hidrodinâmica da região. Através da comparação dos resultados do modelo numérico com os dados coletados na região, ele se mostrou satisfatório, principalmente em relação à hidrodinâmica, validando a correta representação dos padrões de circulação da área. Por fim, o trabalho demonstra que o Saco do Mamanguá é um ambiente de baixa energia, com correntes fracas, variando de bem misturado a estratificado em que, sua baixa dinâmica favorece a retenção de partículas em seu interior, porém a atuação do vento contribui para a exportação de material. / This study presents the first evaluation of hydrodynamics Saco do Mamanguá (RJ), with the aiming of analyze the hydrodynamics patters and sediment transport in the region using the hydrodynamic model Delft3D - FLOW and wave model Delft3D - WAVE. The results indicate that the hydrodynamics of Saco do Mamanguá is largely influenced by the wind, especially southwestern winds, followed by tide forces and density gradients which together will dictate direction and magnitude of current, the volume and mass exchanges between the study area and the adjacent ocean, and the suspended sediment transport. The results of the wave model showed that these did not influence the hydrodynamics of the region. The numerical model was proved be satisfactory, especially regarding the hydrodynamics patterns when compared to measured data, well representing the flow circulation of the area. Finally, the study demonstrates that Saco do Mamanguá is a low energy environment with low velocity currents, ranging from well mixed to stratified estuary. The low dynamic in the system favors particle retention in its interior although the performance of the wind contributes to the export of material.