ufpa instituto de geociências-oceanografia adalberto rabelo akel
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ – UFPA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS-OCEANOGRAFIA ADALBERTO RABELO AKEL RELATÓRIO BELÉM, 2013 1 Sumário INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 3 ÁREA DE ESTUDO ..................................................................................................................... 3 OBJETIVOS ................................................................................................................................. 4 MATERIAL E MÉTODOS .......................................................................................................... 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................................. 5 Ondas......................................................................................................................................... 5 Correntes Oceânicas .................................................................................................................. 6 Eventos Extremos.................................................................................................................... 10 CONCLUSÃO .................................................................................Erro! Indicador não definido. REFERÊNCIAS .......................................................................................................................... 13 2 INTRODUÇÃO O presente relatório faz parte do trabalho de consultoria referente ao projeto intitulado de: “Gestão Integrada e Sustentável dos Recursos Hídricos Transfronteiriços da Bacia Amazônica, Considerando a Variabilidade Climática e a Mudanças Climáticas”. Este segundo documento (produto 2) está voltado para a elaboração de um relatório sobre as ondas, correntes oceânicas e eventos extremos ocorrentes no arquipélago do Marajó e região. Neste produto 2 serão mostrados os procedimentos e analise dos dados disponíveis, de modo gratuito via sensoriamento remoto. As variáveis em questão são importantes indicativos da qualidade da água e da própria dinâmica dos estuários do Guajará e do Amazonas que ficam no entorno da Ilha do Marajó. ÁREA DE ESTUDO Fig. 01. Dinâmica do Estuário do Rio Amazonas. 3 OBJETIVOS O relatório deste Produto 2 tem como finalidade: • Obter dados das variáveis oceanográficas (ondas, correntes oceânicas e eventos extremos) na região que compreenda o arquipélago do Marajó. • Confeccionar mapas destas variáveis em séries temporais, dependendo de sua disponibilidade. MATERIAL E MÉTODOS Inicialmente o trabalho foi realizado a partir de um pré-processamento em que consistiu de se fazer o download dos dados das variáveis oceanográficas. A Tabela 01 sintetiza as características dos dados obtidos Variável Ondas Correntes Oceânicas Eventos Extremos Região Próximo à Ilha do Marajó (52º - 41º30'W; 3S à 4N) Próximo à Ilha do Marajó (52º - 41º30'W; 3S à 4N) Próximo à Ilha do Marajó (52º - 41º30'W; 3S à 4N) Fonte Fonte: modelo operacional de ondas wavewatch http://www.cptec.inpe.br/ - Extração dos dados www.oscar.noaa.gov/datadisplay/oscar_latlon.php www.em.dat.net http://www.laget.eco.br Os dados de ondas foram obtidos a partir do modelo de ondas wavewatch, no qual foram extraídos, via solicitação ao CTPEC, para uma região próxima ao arquipélago do Marajó-PA (0°48°W) e que foi extraído parâmetros de onda (Altura, período). Posteriormente, foram plotados os gráficos de sua altura e período. Esses dados foram disponibilizados para uma visualização local entre os anos de 2012 a 2013. As correntes oceânicas são exibidas através de gráficos com médias mensais entre os anos de 2008-2013, nos quais indicam os vetores das correntes oceânicas superficiais, onde esses vetores em vermelho representam correntes de leste e em azul as de oeste. Realizou-se o download de dados (mapas mensais) de anomalias de precipitação, temperatura e umidade no site do CPTEC (Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos) e organizou-se em arquivos anuais, sendo: 1961 a 2000 para umidade e temperatura; 1961 a 2014 para precipitação. 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Ondas O Anexo de ondas para o período entre 2012 a 2013 pelodados extraídos do wavewatch forneceu informações de alguns parâmetros de ondas desejados para este relatório, tais como período(s) e altura de onda(m). O arquipélago do Marajó e proximidades apresentaram ondas não tão energéticas, uma vez que as alturas de ondas apresentadas nesse período de tempo (2012-2013) não ultrapassaram 1,5 m de altura ou período máximo de 10s. Ondas que na área de estudo, elas apresentam características praticamente constantes durante o ano. No caso, analisando altura de onda e período de pico simultaneamente, constatou as seguintes características: • No ano de 2012 as ondas apresentaram três momentos distintos: janeiro a março, abril e agosto, setembro a dezembro. No 1º momento, as ondas apresentaram altura variando entre 0,2 à 1,1m, tendo período de pico para essas ondas entre 3s(menor) e 8,5s (maior) e o período médio, entre, 4 à 6s. As direções dessas ondas partem de nordeste, entre os ângulos de 30 à 80º. Entretanto, no 2º momento, compreendido entre os meses de abril à agosto, as ondas tiveram praticamente a mesma altura de ondas, mas o os períodos de onda de pico e médio foram:3 à 8s e 3,5 à 5s, respectivamente. As direções das ondas vinham, basicamente, do 1º quadrante, entre 40 à 100º azimute. Por fim, no momento final do ano de 2012, entre setembro e dezembro, as ondas apresentaram alturas de ondas entre 0,4 – 1,2m e período de pico e médio de: 3 à 8,1s e 3,5 à 4,2s, respectivamente. As direções ficaram entre:50 à 80º azimute. • Durante o ano de 2013, as ondas apresentaram durante os meses compreendidos entre janeiro e março altura de onda variando de 0,3 a 1,0m e seus respectivos períodos de pico e médio estando entre 3,8 a 17s e 4 à 6,2s, respectivamente. Nesse período, dos três primeiros meses do ano, a direção ficou entre os ângulos de 20 – 75º. Ainda neste ano, mas entre abril a agosto, a altura de onda, ficou basicamente a mesma do primeiro trimestre, ficando por volta de 0,2 a 1m, porém o período de pico e médio teve registros de 3 a 16s e 3 – 9s, respectivamente. A direção de ondas ficou entre: -20 à 110ºAz. Por fim, no último momento deste ano, entre setembro e dezembro a altura de onda ficou entre 0,3 e 1,2m com período de pico e médio de: 3,3 a 11,4s e 3,5 à 6,2s, respectivamente. A direção ficou entre: 40-85ºAz. 5 Durante esses dois anos (2012 e 2013) observou que as ondas apresentam altura, período e direção (Ondas de nordeste) de onda praticamente constante durante o ano, porém entre o 1º e o 2º semestre do ano as ondas apresentam uma discreta mudança com relação à direção de propagação, isto é, entre os meses de abril a agosto, o intervalo angular que partem as ondas é amplificado, chegando, em alguns casos, no 2º quadrante (SE). Na foz do Rio Amazonas, próximo ao Marajó, alguns autores como (Cachione et al.,1995) e (Nittrouer et al., 1986) encontraram valores de alturas de onda semelhantes aos encontrados neste relatório, isto é, amplitude variando entre 1 e 2m. Segundo (Pianca et al., 2010) que realizou uma trabalho com séries temporal de 11 anos (janeiro/2007-Dezembro/2007), demonstra que a região de estudo é controlada pela zona de convergência intertropical (ZCIT) e apresenta ondas com níveis mais acentuados no verão do hemisfério sul. Os parâmetros de onda encontrados são caracterizados abaixo, sendo: • Estatística das Alturas sazonais de onda têm no outono Hmin 0,9, Hmax 3, Média 1,7; no inverno Hmin 0,7, Hmax2,6, Média 1,6; primavera Hmin 0,8, Hmax 3,4, Média 1,8 e verão Hmin 0,7, Hmax 3,9, Média2,2 • Estatística dos períodos sazonais de onda apresentou no outono Tmin 4,1, Tmax 15,9, Média 7,5; no inverno Tmin 4,3, Tmax 16, Média 7,5; primavera Tmin 5,1, Tmax 18,5, Média 8,3 e verão Tmin 4,1, Tmax16,5, Média 8,7 • Estatística das direções sazonais no outono Média 61 Az; inverno Média 95 Az; primavera Média 93 Az e verão Média 77 Az. De acordo ainda com esta autora e percebido neste trabalho, as ondas apresentadas na porção norte da costa brasileira apresenta baixa energia de onda se comparada com outras regiões do país como a Sul. Esta situação pode ser explicada pelas condições atmosféricas diferenciadas, uma vez que na região sul apresenta ondas energéticas que são formadas a partir de grandes rajadas de ventos, muitas vezes, associadas às frentes frias, porém na região equatorial norte acontece que a atmosfera é dominada pela ZCIT, que dá origem aos ventos aliseos sobre a região. Além disso, a ZCIT migra meridionalmente durante o ano o que faz com mude o regime de chuvas e de vento. Correntes Oceânicas Os gráficos representam a média mensal da velocidade da corrente superficial oceânica. Os vetores da intensidade da corrente estão representados a partir de uma escala gráfica de 0,5 m/s, sendo que esses vetores estão sendo apresentado nas cores vermelho e azul, na quais, representam correntes de leste e oeste, respectivamente. Os dados de corretes exibidos são para um período de estudo entre 2008 e 2013. Sendo que para a área de estudo e durante a interpretação dos mesmos constatou que: • Durante o ano de 2008 os meses de janeiro, fevereiro e março, abril apresentaram, predominantemente, correntes para oeste ou para noroeste da costa. Enquanto que os meses de maio, junho, julho, agosto, setembro 6 e outubro mostraram-se com vetores tanto de leste quanto de oeste. Por fim, nos dois últimos meses do ano, novembro e dezembro, mostrou uma pequena tendência a diminuir os vetores correntes para leste ou aumentar os de oeste, principalmente em dezembro. • No ano de 2009, os cinco primeiros meses, de janeiro a maio, as correntes oceânicas superficiais para oeste. O mês de junho apresentou vetores correntes significativamente para as duas direções: oeste e leste. Contudo, nos meses de julho e agosto ocorreu a predominância de vetores indo para a direção leste ou nordeste da costa. De setembro a dezembro, neste ano, o comportamento das correntes alternou novamente, isto é, nesses últimos quatro meses do ano suas direções foram preferencialmente para oeste. • Ao longo de 2010, os meses janeiro, fevereiro e março apresentaram direção dos vetores correntes orientados para oeste. Entretanto entre abril e agosto a direção dos vetores ficou posicionada para leste, mas novamente alterou o sentido das correntes nos meses de setembro e outubro, ou seja, foram para oeste. Nos últimos dois meses do anos, novembro e dezembro, foi ainda, percebeu-se alternância das direções sendo registradas direção predominante para leste e oeste, respectivamente. • No período anual de 2011, os cinco primeiro meses (janeiro a maio) contatou-se que as correntes superficiais oceânicas apresentaram direção, preferencial, para oeste. Todavia nos dois próximos meses seguintes, junho e julho, houve uma inversão de direção, isto é, neste as correntes fluíram para leste, mas, novamente, em agosto a corrente voltou a ser direcionada para oeste. Porém entre setembro e outubro a corrente retornou a fluir para leste sendo alterada somente entre novembro e dezembro, em que foi para oeste. • As correntes superficiais oceânicas nos meses do ano de 2012 apresentaram comportamento direcional da seguinte forma: oeste para os meses de janeiro, fevereiro, março, abril, maio e dezembro. Na direção leste nos meses de junho, julho, agosto, setembro, outubro e novembro. Percebeu-se então que houve, apenas, duas alternâncias de direção oesteleste, sendo uma no primeiro semestre (entre maio e junho) e outra no segundo semestre (novembro e dezembro). • No ano corrente, 2013, o comportamento das correntes superficiais oceânicas apresentou nos quatro primeiro meses (janeiro a abril) direção das correntes para oeste, enquanto que nos três meses sequentes (maio a 7 julho) foi de leste. Entretanto entre agosto a outubro a corrente voltou a fluir para direção oeste. Entre 2008 e 2013 foi percebido que as correntes superficiais oceânicas apresentaram um comportamento em comum durante, pelo menos, os três primeiros meses do ano (janeiro, fevereiro e março), isto é, o sentido das correntes foi orientado para oeste (ou noroeste da costa), migrando rumo à região do caribe. É interessante destacar, que os anos de 2009, 2011 e 2012 esse comportamento das correntes chegou até o quinto mês do ano (maio). Um parecer possível para este procedimento que as correntes superficiais tomam deve-se, possivelmente, a: fatores climatológicos e hidrodinâmicos. No caso, é esperado que no início do ano (por volta do 1º semestre), na região Amazônica, um período de maior índice de chuvas e maior descarga fluvial dos diversos rios que se encontram sobre a mesma, pois, nesse período, inclui também o verão do hemisfério sul e a maré equinocial. Nos anos estudados, entre 2008 e 2013, houve similaridades nos resultados encontrados em relação ao trabalho de (Silva et al., 2010) que encontrou vetores correntes superficiais na área de estudo por simulação numérica. Neste caso, foi constatado que durante o período de transição (entre o mais e menos chuvoso), julho e agosto (inverno no Hemisfério Sul), há evidências de vetores para leste como resultado do transporte d’água pela retroflexão da corrente norte do Brasil. Todavia esta característica tende a diminuir com a chegada da primavera, por volta de setembro e outubro, isto é, vetores com sentido voltados para leste não tendem a aparecer, somente os de oeste. Esses fatores contribuem para moldar a forma da circulação nas proximidades do arquipélago do Marajó (latitudes entre: 3S e 4N; longitudes: 51,9W e 41,4W) devido às influencias direta ou indireta de várias correntes, como: Corrente Sul Equatorial (SEC), Corrente Norte do Brasil (CNB), Corrente do Brasil (CB). Nesse contexto, no primeiro semestre as condições são favores para que a SEC contribua para o fluxo da CNB e estas irem partindo rumo às Guianas (Csanady, 1985; Pereira et al., 2009). Pode-se separar esses períodos em dois momentos: chuvoso e seco, sendo característicos no primeiro e segundo semestre, respectivamente. Nos dados obtidos da NOAA, constatou que os meses do segundo semestre, na maioria das vezes, evidencia vetores indo para leste. Alguns meses (julho e agosto, principalmente) mostram vetores divididos entre correstes de leste e oeste, possivelmente decorrente do período transicional do ciclo hidrológico entre os momentos de maiores e menores índices pluviométricos (NESDIS/NOAA, 2013). A sazonalidade altera o fluxo da corrente, uma vez que se percebe em alguns momentos do ano há formação de eddies, meandros e vórtices que combinados com outros fatores como salinidade e temperatura da água contribuem para esta característica de inversão do sentido da corrente norte do Brasil. No caso da corrente norte do Brasil (NBC) é uma corrente associada ao giro subtropical do atlântico sul, ela tem origem no Hemisfério sul, próximo da latitude de 10ºS, numa região onde há uma divisão da corrente sul equatorial, onde também se origina outra corrente: a do Brasil (BC) (Stramma, 1991). A NBC é a maior corrente de 8 contorno oeste em baixas latitudes no atlântico que transporta águas para o norte, além do equador. (Johns et al., 1998). Nesta corrente pode-se perceber influência da maré (ou do ciclo hidrológico pela descarga dos rios), em que dependendo do período do ano, pode-se perceber a corrente (norte do Brasil) ou a própria maré como mais influente sobre a região costeira. (Anexo de TSM). Todavia a dinâmica que envolve a BC e NBC são diferentes (Figura 02), embora tenham uma origem em comum, porém questões relacionadas com as feições destas correntes ainda carecem de grandes investigações na questão da circulação oceânica (Silveira et al., 2000). Fig. 02. Origem das correntes: do Brasil e Norte do Brasil Os comportamentos das correntes de oeste são muitos complexos. A costa norte do Brasil é à corrente norte do Brasil, uma vez que seu fluxo é alterado sazonalmente entre a continuação da trajetória da corrente rumo à Guiana ou a retroflexão desta para a contra corrente do norte Equatorial. A corrente norte do Brasil diversos vórtices ciclônicos e anticiclônicos e esses padrões de circulações são muito complexos características macrocópicas, esses padrões de circulação começaram a ser descobertos recentemente (Csanady, 1990). Comportamento que envolve a corrente norte do Brasil, (Ma, 1996) dinâmica no contorno oeste no oceano atlântico para algumas forçantes como: as ondas de Rossby e os ventos que podem resultar numa translação de eddies ao longo da costa do Brasil. Nos padrões atuais, os processos que envolvem a maré e a descarga fluvial iniciam o transporte sedimentar. Os fluxos de corrente, têm possibilidades de também serem controlados por correntes oceânicas, como a corrente norte do Brasil (NBC), um corrente de contorno oeste que transporta águas quentes no atlântico sul, costa norte do 9 Brasil, indo em direção noroeste, no hemisfério norte. Esta corrente tem velocidade variando entre 0,25 e 2m/s do Pará, e é indispensável para a mistura vertical do fluxo de corrente das águas marítimas (Cavalcante et al, 2010). As águas do hemisfério sul têm seus caminhos para o atlântico norte através de dois mecanismos primários: anéis projetados em latitude baixas da corrente norte do Brasil pela retroflexão para o interior e uma retificação nas camadas superficiais quentes da corrente norte do Brasil que alimentam a contra corrente norte equatorial, da qual um dos responsáveis por este movimento é o transporte de ekman (Figura 03) (Goni et al., 2000). Eventos Extremos O banco de dados para desastres naturais (www.em.dat.net – Université Catholique de Louvin, Bruxelas, Bélgica) indica que 55% dos eventos de causas naturais que ocorreram no Brasil são oriundos de inundações e ou avanço do mar (Tessler, 2008). A variabilidade das precipitações: ocorrências de eventos da escassez às intensas chuvas fazem parte do controle natural dos ecossistemas. O entendimento de como varia o regime de chuvas extremas (seco a intensos) podem ajudar o planejamento de ação ao combate à degradação do meio ambiente, assim como preservar e promover o desenvolvimento sustentável de uma região sujeita às adversidades (Nobre et al., 1991). A variabilidade do clima sobre a Amazônia é influenciada pelas Zonas de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) e a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) (Marengo et al., 2001). Há outros mecanismos que pode contribuir nas chuvas (ou secas), como a Oscilação de Madden-Julian (OMJ), onde ocorre principalmente na faixa tropical, em que consiste numa célula de propagação zonal para leste. A característica dos eventos de precipitação relaciona-se com OMJ, porque se corresponde a fase de propagação deste fenômeno durante o verão austral. Outro fenômeno que contribui para as precipitações é o EL Niño-Oscilação sul (ENOS) que ocorre quando há anomalias da temperatura da superfície do mar (TSM) na parte central-leste do Pacífico equatorial (Muza & Carvalho, 2006). Segundo (Pampuch & Ambrizzi, 2011), a climatologia no Brasil, no caso específico da região sudeste, parece haver uma correlação entre as anomalias de precipitação e TSM, pois neste trabalho demonstrou ter uma relação dos eventos extremos de seca no sudeste do Brasil e anomalias de TSM no oceano atlântico sul nos invernos entre 1978-2007. A tabela 02 abaixo mostra alguns dos principais eventos extremos ocorridos na Amazônia 10 ANO 1926 1963 1964 1980-1981 1983 1998 2005 2009 EVENTO SECA SECA SECA SECA SECA SECA SECA ENCHENTE CAUSA El Niño Aquecimento do Atlântico Norte Aquecimento do Atlântico Norte Aquecimento do Atlântico Norte EL Niño EL Niño Aquecimento do Atlântico Norte La Niña e águas superficiais anormalmente quentes no Oceano Atlântico Em 2009, a bacia amazônica foi afetada por um evento extremo, por uma inundação extrema em níveis d’água e descargas dos rios com magnitudes e duração. Chuvas torrenciais no norte e leste da Amazônia de novembro de 2008 a março de 2009 encheu o rio Amazonas e seus afluentes (Marengo et al, 2011). De acordo com os mapas de anomalias elaborados para a precipitação (de 1961 a 2014), temperatura (de 1961 a 2000) e umidade (de 1961 a 2000), percebeu-se que as condições ambientais sempre apresentaram comportamentos que fugiram da normalidade. Todavia nem sempre apresentaram situações de condições extremas como os citados na tabela 02 acima. Os dados qualitativos de precipitação, temperatura e umidade possibilitaram realizar uma análise mensal dessas variáveis ambientais. Estes exames dos meses ao longo dos anos de cada variável baseou-se no balanço positivo (ganho) e negativo (perda) das condições apresentadas pelos dados do CTPEC, o que auxiliou para identificar os anos com características de seca ou enchente, sobretudo na região do Marajó. Para os dados de precipitação que correspondem a uma série temporal de 53 anos de dados, percebeu-se que há uma tendência para ter mais anos com seca do que enchente, pois nesta série constatou-se que somente em 12 anos a supremacia dos meses com anomalias positivas acontecem ou que essas anomalias, positivas e negativas, se equivalem no ano. Desta maneira, deduz, pela série temporal que durante 41 anos houve mais meses com anomalias negativas (perdas em mm de chuva) no andamento desses anos, caracterizando-os como mais propensos à seca. Os resultados possibilitam a concordância com alguns autores como (Valverde et al.,2011) em que é possível esperar cenários futuros apresentando secas mais prolongadas. As anomalias de temperatura demonstraram que houve mais anos (25) com anomalias positivas, isto é, nesse período ocorreu de haver mais meses com anormalidades para o ganho de calor e consequentemente aumento da temperatura. De 1961 a 2000, somente 4 anos (1961, 1963, 1968 e 1979) não apresentou discrepância significativa positiva ou negativa. O restante dos anos (10 anos) apresentou anomalias negativas durante os meses do ano. 11 No caso da temperatura, percebe-se que há possivelmente uma tendência a elevar a temperatura, mas essa elevação nem sempre acompanha o aumento de chuvas. Esta constatação foi percebida ao se comparar os dados de anormalidade de precipitação e temperatura, neste caso nem sempre há coincidências de aumento de precipitação decorrente de aumento de temperatura ou redução de precipitação devida à diminuição da temperatura. Possivelmente na região de estudos há outros fatores ambientais (ou talvez antrópicos) que governam o ambiente e imprimem o clima local. Os dados dos mapas de anormalidade de umidade são referentes ao período entre 1961 a 2000 constatou para a região de estudo anomalias negativas mais significativas que as positivas. Esta avaliação se deve ao fato de ter ocorrido mais meses com perdas nos valores de umidade ao longo desses 39 anos da série temporal. As perspectivas futuras demonstram que anos de extremas umidades serão menos intensos, todavia isso não significa que não possam ocorrer eventos de intensas chuvas em curtos períodos ou mesmo que diminua sua frequência (Valverde et al.,2011). Os fatores precipitação, temperatura e umidade direcionam, possivelmente, para uma situação de se ter menos umidade e consequentemente menos chuvas, além de elevadas temperaturas que poderá possibilitar situações mais frequentes de secas com o passar dos anos. Esta constatação pode ser reforçada a partir do modelo climático elaborado pelo INPE que mostra que nos últimos 50 anos a temperatura média no Brasil aumentaram 0,7ºC e que as projeções futuras podem possibilitar com que a floresta amazônica se converta em cerrado (http://www.greenpeace.org.br/). Uma das hipóteses que podem contribuir para esta situação é decorrente das atividades que são exercidas na região como a pecuária e outras que, invariavelmente, contribuem para o desmatamento sobre a região. (Barreto et al., 2008). 12 REFERÊNCIAS ALLISON, M.A; LEE, M. T; OGSTON, A. S;, ALLER, R.C. 2000. Origin of Amazon mudbanks along the northeastern coast of South America. 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