Introdução às Ciências do Mar Oceanografia Física

1. Curso de Ciências do Mar IntroduçãoàsCiências do Mar OceanografiaFísica Paulo Relvas - Faculdade de Ciências do Mar e Ambiente, Universidade do Algarve (prelvas@ualg.pt)

2. Ciências Geofísicas (estudo da Terra aplicando as leis da Física) Oceanografia Física Geofísica Interna Meteorologia e Climatologia Oceanografia (estudo dos Oceanos) Oceanografia Geológica Oceanografia Química Oceanografia Biológica

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

4. 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)

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

6. (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. 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. Contribuição da rotação da Terra: 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. (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.

7. As diferentes escalas na Circulação dos Oceanos Circulação de larga escala

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

9. 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.

10. S=24.7 T=-1.33ºC temperatura de densidade máxima temperatura de congelação água do mar “média” água pura 4 2 temperatura (ºC) 0 -2 0 10 20 30 40 salinidade Propriedades físicas da água do mar 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.

11. 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

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

13. 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

14. (violeta) (azul) (verde) (amarelo) (vermelho) Comprimento de onda (10-3 mm) A extinção da radiação solar em profundidade Representação espectral simplificada da radiação solar à superfície do oceano e a várias profundidades. 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.

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

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

17. 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.

18. Calorias por cm2 por minuto balanço negativo de energia radiação terrestre emitida balanço positivo de energia Equador radiação solar incidente balanço negativo de energia Balanço de Calor do Sistema Oceano-Atmosfera 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.

19. 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)

20. 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.

21. 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.