Doutorado: Fluxos de momentum na Camada Limite Superficial Marítima: um estudo para o Oceano Atlântico Sudoeste

 

Nesta tese são apresentados os resultados do estudo dos processos turbulentos que modulam os fluxos de momentum na Camada Limite Superficial Marítima. A análise se dá no âmbito da teoria da similaridade de Monin-Obukhov e da lei do espectro de Kolmogorov, que são aplicadas para avaliar os diferentes termos da equação do balanço de energia cinética turbulenta. O conjunto de dados inclui 187 segmentos de temperatura e velocidade do vento amostrados em alta frequência, cuidadosamente selecionados e corrigidos com respeito ao balanço do navio, coletados durante o projeto Interação Oceano-Atmosfera na Região da Confluência Brasil-Malvinas, que foi realizado no Oceano Atlântico sudoeste em outubro de 2013, 2014 e 2015. Os resultados mostraram que o fluxo de momentum é significativamente modulado pela rugosidade do mar. O conjunto de dados indicou a ocorrência de transporte ascendente do momentum, principalmente durante condições estáveis, embora os padrões gerais de transporte e dissipação de energia cinética turbulenta fossem semelhantes às observações feitas em terra firme. Também foi encontrado um com portamento particular do coeficiente de arrasto, com uma tendência negativa da velocidade do vento de calma até 10 m s−1 durante condições com alturas de onda inferiores a 2,5 m, e contínua diminuição do coeficiente de arrasto com o aumento da velocidade do vento para altura significativa das ondas superiores a 2,5 m. Este fenômeno foi explicado pela influência do swell, que faz com que as ondas ajam como elementos de rugosidade, induzindo um deslocamento do plano zero na ordem de 0,1 a 1 m e sugerindo a presença de uma camada de rugosidade induzida pelas ondas. Além disso, simulações numéricas utilizando modelos regionais foram realizadas, com resultados indicando a inabilidade de simularem satisfatoriamente a influência do arrasto nos fluxos de momentum, subestimando a velocidade de fricção e, consequentemente, superestimando o vento próximo da superfície em condições com ondas altas.