Esta tese teve o objetivo de descrever e interpretar a propagação, deformação e a distribuição do potencial energético das ondas no Litoral Norte do Rio Grande do Sul, através da utilização de uma abordagem híbrida, a qual consiste em acoplar modelos de alta resolução capazes de simular os processos de transformação de ondas em águas rasas (refraction, bottom friction, shoaling, diffraction, breaking), com técnicas estatísticas de interpolação que utilizam uma relação empírica entre variáveis de águas profundas e águas rasas afetadas pelos efeitos de propagação, reduzindo o esforço computacional. Com os parâmetros das ondas e suas potenciais capacidades energéticas, também foi calculado, através de modelos numéricos, as taxas e magnitudes do transporte de sedimentos num trecho de 45 km ao longo do Litoral Norte. A caracterização do clima de ondas da região sul do Brasil, em águas profundas (3000m) ao largo da costa, e em águas rasas (17 m) na Praia de Tramandaí, foi realizada com base em duas séries temporais distintas de quatorze anos (Jan/1997-Dez/2010), analisadas separadamente. A série foi obtida através de reanálise do modelo operacional NWW3 (águas profundas), e a partir desta foi aplicada uma metodologia híbrida (dinâmica + estatística) de transferência (downsca/e), integrando modelagem numérica de ondas (dinâmica) e ferramentas matemáticas (estatística), para reconstruir a série temporal completa. A metodologia de reconstrução foi validada através da comparação com dados instrumentados medidos in situ O modelo DELFT3D-WAVE utilizado na modelagem numérica também foi calibrado com dados instrumentados. Informações sobre o regime de ondas no Brasil são escassas e sustentadas por observações de curto período, sendo os únicos trabalhos publicados com regimes de longo prazo referentes a análises realizadas com dados provenientes de reanálises globais. O presente trabalho é inédito na escala espaço temporal analisada, tendo em vista a reconstrução e posterior análise de uma série temporal de quatorze anos em águas rasas na costa sul do Brasil. Informações sobre o potencial energético das ondas no Brasil são limitadas, geradas principalmente por análises de cenários característicos de ondas ou eventos extremos isolados, não levando em consideração base de dados superiores ao período de um ano. A partir dos resultados obtidos neste trabalho foi comprovado que existe dissipação energética ao longo da propagação das ondas sobre a plataforma sul brasileira, contudo o potencial energético disponível para extração continue sendo significativo, com 76.3 MW/m e 40.9 MW/m disponíveis ao ano em águas intermediárias e na Praia de Tramandaí, respectivamente. Para a determinação das taxas e magnitudes envolvidas no transporte de sedimentos e na evolução morfológica anual ao largo da costa, foi aplicado à técnica de redução de casos de onda através do Fluxo Médio de Energia, aonde foram selecionados 36 cenários hidrodinâmicos representados pela frequência de ocorrência em relação à série temporal original Os cenários foram simulados com o modelo DELFT3DWAVE+ FLOW, e os valores ponderados pela respectiva frequência de cada cenário, possibilitando assim a quantificação das taxas anuais de transporte de sedimentos. O transporte resultante de sedimentos no litoral é para norte, apresentando uma taxa líquida de 1.098.945 m3/ano. A taxa média ao longo do ano é de 2.849 m3/m/ano. Em geral, os resultados da variação volumétrica dos perfis de praia demonstram que a maior parte da área estudada está com aporte sedimentar, provenientes do sul para norte, apresentando uma tendência acresciva, com taxa de sedimentação média de 1 ,8 m•tm ao ano. Os resultados obtidos neste trabalho condizem com estudos anteriores realizados por outros autores na área. / This thesis aimed to describe and interpret the propagation, deformation and distribution of the energy potential of the waves in the North Coast of Rio Grande do Sul, through the use of a hybrid approach, which consists of coupling high resolution models able to simulate the processes of shallow water conversion (refraction, bottom friction, shoaling, diffraction, breaking), with statistical interpolation techniques that use an empirical relationship between deep water and shallow water variables affected by propagation effects, reducing computational effort . With the parameters of the waves and their potential energetic capacities, the rates and magnitudes of the transport of sediments in a stretch of 45 km along the North Coast were also calculated through numerical models. The characterization of the wave climate of southern Brazil, in deep waters (3000m) offshore, and shallow water (17m) at Tramandaí Beach, was carried out on the basis of two distinct time serias of fourteen years (Jani1997-Dec/2010), analyzed separately. The serias was obtained through a reanalysis of the NWW3 operational model (deep waters), and from there was applied a hybrid methodology (dynamic + statistic) of downscale, integrating numerical modeling ofwaves (dynamic) and mathematical tools (statistics), to reconstruct the complete time serias. The reconstruction methodology was validated by comparison with instrumented data measured in situ The DELFT3D-WAVE model used in numerical modeling was also calibrated with instrumented data. lnformation on the wave regime in Brazil is scarce and supported by short-term observations, the only published studies being with longterm regimes concerning analyzes performed with data from global reanalysis. The present work is unprecedented in the time space scale analyzed, in view of the reconstruction and subsequent analysis of a fourteen - year time serias in shallow waters on the southern coast of Brazil. lnformation on the energy potential of waves in Brazil is limited, generated mainly by analyzes of wave-characteristic scenarios or isolated extreme events, not taking into account data bases over a period of one year. From the results obtained in this work it was verified that there is energy dissipation along the wave propagation on the Brazilian South platform, but the available energy potential for extraction continues to be significant, with 76.3 MWim and 40.9 MWim available per year in waters and in Tramandaí Beach, respectively. For the determination of the rates and magnitudes involved in sediment transport and annual morphological evolution off the coast, it was applied to the wave case reduction technique through the Medi um Energy Flow, where 36 hydrodynamic scenarios were selected, represented by frequency of occurrence in relation to the original time serias The scenarios were simulated with the DELFT3D-WAVE+FLOW model, and the values weighted by the respectiva frequency of each scenario, thus allowing the quantification of annual sediment transport rates. The sediment transport on the coast isto the north, presenting a net rate of 1.098.945 m3lyear. The average rate during the year is 2.849 m• I m I year. In general, the results of the volumetric variation of the beach profiles show that most of the studied area is sedimentary, originating from the south to the north, presenting an additional tendency, with average sedimentation rate of 1.8 m• I m per year . The results obtained in this work are consistent with previous studies carried out by other authors in the area.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:lume.ufrgs.br:10183/178860 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Sprovieri, Felipe Caetano |
| Contributors | Toldo Junior, Elirio Ernestino |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul, instacron:UFRGS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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