Mobilidade sedimentar na plataforma continental SP (com capa)

Carlos Koji Yokoyama

Mobilidade sedimentar da plataforma continental do estado de So

Paulo em funo da propagao de ondas.

Dissertao apresentada ao

Instituto Oceanogrfico da

Universidade de So Paulo, como parte

dos requisitos para obteno do ttulo

de Mestre em Cincias, rea de

Oceanografia Geolgica

Orientador: Prof. Dr. Eduardo

Siegle

So Paulo

2012

2

Universidade de So Paulo

Instituto Oceanogrfico

Mobilidade sedimentar da plataforma continental do estado de So Paulo em

funo da propagao de ondas.

Dissertao apresentada ao Instituto Oceanogrfico da Universidade de So

Paulo, como parte dos requisitos para obteno do ttulo de Mestre em

Cincias, rea de Oceanografia Geolgica

Julgada em ____/____/____

____________________________________ _______________ Prof(a). Dr(a). Conceito



i

Sumrio

1. Introduo................................................................................................................... 1 1.1 Ondas (Wrigth, 1999) ......................................................................................... 3 1.2 Plataforma continental........................................................................................ 7 1.3 Transporte, eroso e deposio de sedimentos............................................ 9

2. Objetivos ................................................................................................................... 11 3. Justificativa ............................................................................................................... 12 4. rea de estudo......................................................................................................... 12 5. Material e Mtodos.................................................................................................. 17

5.1. Dados de ondas ............................................................................................... 17 5.2. Modelo numrico de propagao de ondas ................................................ 18

5.2.1. Batimetria ................................................................................................... 19 5.3. Potencial de mobilizao de sedimentos devido s ondas (mtodo de Porter-Smith et al., 2004) ....................................................................................... 22

6. Resultados................................................................................................................ 24 6.1. Dados de ondas ............................................................................................... 24 6.2. Modelo numrico de propagao de ondas, Mike 21 ................................ 35

6.2.1 Simulaes ................................................................................................. 35 6.3. Mobilidade sedimentar .................................................................................... 41

6.3.1 rea de remobilizao .............................................................................. 41 7. Discusso ................................................................................................................. 57 8. Concluses............................................................................................................... 62 9. Referncias bibliogrficas ...................................................................................... 63

ii

ndice de figuras

Figura 1: Principais parmetros de um perfil de uma onda. Fonte: Wrigth, 1999. .......... 4 Figura 2: Modelo de gerao de ondas. Fonte: Wrigth, 1999. ......................................... 5 Figura 3: Formao de ondas ocenicas. Fonte:Wrigth, 1999. ........................................ 5 Figura 4: Orbitais de onda em guas profundas. Fonte: Wrigth, 1999............................. 6 Figura 5: Orbitais de onda em guas rasas. Fonte: Wrigth, 1999..................................... 6 Figura 6: Diagrama de Hjustrm relaciona a velocidade do fluxo e o tamanho do gro para determinar eroso, transporte e deposio. Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Hjulstr%C3%B6m_curve. ................................................ 10 Figura 7: Curva de Shields relaciona o nmero de Reynolds com a tenso necessria para mover um tamanho de gro. Fonte: http://tellus.csiro.au/TellusPhysics.html........ 10 Figura 8: Mapa do litoral do Estado de So Paulo. ........................................................ 13 Figura 9: Mapa de distribuio de porcentagem de areia. Fonte: Rodrigues et al., 2003......................................................................................................................................... 15 Figura 10: Mapa de distribuio de porcentagem de silte. Fonte: Rodrigues et al., 2003......................................................................................................................................... 15 Figura 11: Linha de costa e pontos batimtricos da plataforma do estado de So Paulo19 Figura 12: Pontos batimtricos e linha de costa da plataforma continental de So Paulo......................................................................................................................................... 20 Figura 13: Resoluo da grade do modelo. .................................................................... 21 Figura 14: Batimetria interpolada da plataforma continental de So Paulo, utilizando o programa MIKE21.......................................................................................................... 21 Figura 15: Direo das alturas significativas (Hs) e dos perodos (T) de onda para o estado de So Paulo. ....................................................................................................... 25 Figura 16: Direo de Hs e T para o estado de So Paulo no vero............................... 28 Figura 17: Direo de Hs e T para o estado de So Paulo no outono. ........................... 30 Figura 18: Direo de Hs e T para o estado de So Paulo no inverno. .......................... 32 Figura 19: Direo de Hs e T para o estado de So Paulo na primavera........................ 34 Figura 20: Distribuio das ondas, altura significativa por perodo mdio.................... 35 Figura 21: Resultado de altura significativa e direo da simulao de uma onda de sul com 2,73 m e 10,15 s...................................................................................................... 38 Figura 22: Resultado de altura significativa e direo da simulao de uma onda de sudeste com 2,22 m e 8,75 s. .......................................................................................... 38 Figura 23: Resultado de altura significativa e direo da simulao de uma onda de leste com 2,21 m e 7,53 s........................................................................................................ 39 Figura 24: Resultado de altura significativa e direo da simulao de uma onda de leste com 2,21 m e 7,53 s........................................................................................................ 40 Figura 25: Resultados da rea de remobilizao de sedimentos para as ondas de maior ocorrncia para o clima de ondas geral na Plataforma Continental do Estado de So Paulo. .............................................................................................................................. 42 Figura 26: rea de remobilizao de sedimentos com 0,062 mm para as ondas de vero......................................................................................................................................... 44 Figura 27: rea de remobilizao de sedimentos das ondas com maior ocorrncia durante o outono. ............................................................................................................ 46 Figura 28: rea de remobilizao de sedimentos de 0,062 mm para ondas de inverno. 48 Figura 29: rea de remobilizao de sedimentos de 0.062 mm das ondas de maior ocorrncia na primavera. ................................................................................................ 50 Figura 30: Probabilidade que um sedimento de 0,125 mm (areia fina) sofre remobilizao com altura significativa e perodo mdio................................................ 51

iii

Figura 31: Probabilidade que um sedimento de 0,125 mm (areia fina) sofre remobilizao com altura mxima e perodo de pico. .................................................... 52 Figura 32: Probabilidade que um sedimento de 0,062 mm (areia muito fina) sofre remobilizao com altura significativa e perodo mdio................................................ 53 Figura 33: Probabilidade que um sedimento de 0,062 mm (areia muito fina) sofre remobilizao com altura mxima e perodo de pico. .................................................... 53 Figura 34: Probabilidade que um sedimento de 0,025 mm (silte) sofre remobilizao com altura significativa e perodo mdio. ...................................................................... 54 Figura 35: Probabilidade que um sedimento de 0,025 mm (silte) sofre remobilizao com altura mxima e perodo de pico............................................................................. 55 Figura 36: Porcentagem de tempo que a velocidade orbital junto ao fundo excede a velocidade crtica de arrasto para sedimento com dimetro mdio de 0,125 mm, 0,062 mm e 0,025 mm, para altura significativa e perodo mdio. .......................................... 56 Figura 37: Porcentagem de tempo que a velocidade orbital junto ao fundo excede a velocidade crtica de arrasto para sedimento com dimetro mdio de 0,125 mm, 0,062 mm e 0,025 mm, para altura mxima e perodo de pico. ............................................... 56

iv

ndice de tabelas

Tabela 1: Ocorrncia de Hs pela direo de onda. ......................................................... 26 Tabela 2: Porcentagem de Hs pela direo de onda. ...................................................... 26 Tabela 3: Ocorrncia de porcentagem de ondas para cada intervalo de altura de acordo com a direo para os meses de vero............................................................................ 27 Tabela 4: Ocorrncia de porcentagem de ondas para cada intervalo de altura de acordo com a direo para o meses de outono. .......................................................................... 29 Tabela 5: Ocorrncia de porcentagem de ondas para cada intervalo de altura de acordo com a direo para os meses de inverno......................................................................... 31 Tabela 6: Ocorrncia de porcentagem de ondas para cada intervalo de altura de acordo com a direo para os meses de primavera..................................................................... 33 Tabela 7: Ondas com maior porcentagem de ocorrncia, selecionadas para as simulaes, com a mdia da altura e do perodo. ........................................................... 36 Tabela 8: Ondas com maior porcentagem de ocorrncia, selecionadas para as simulaes, com a mdia da altura e do perodo. ........................................................... 37

v

Agradecimentos

Agradeo primeiramente aos meus pais pelo apoio, incentivo e

compreenso, sem os quais no poderia ter chegado at aqui.

Agradeo Alline pela pacincia, companheirismo e amor ao longo

desses anos.

minha famlia, em especial aos meus irmos Leo, Deni e Marcos.

Ao Prof. Dr. Eduardo Siegle pela oportunidade de fazer o mestrado,

orientao e ensinamentos.

Aos colegas de laboratrio pelo companheirismo, aprendizagens e

boas conversas. Em especial, neste trabalho, P.H., Ana Amlia, Gilberto e

Talitha.

Aos diretores, professores, tcnicos, alunos e funcionrios do IOUSP

pela estrutura, ensinamentos e vivncia durante todos esses anos.

Aos amigos da turma II, uma turma muito iluminada. Em especial o

Tom pela ajuda na anlise dos dados.

Agradeo CAPES pelo auxilio financeiro durante o perodo que

estava no laboratrio.

vi

Resumo

O presente trabalho visa avaliar a mobilidade de sedimentos na

plataforma continental do estado de So Paulo levando em conta a propagao

de ondas e o tipo de sedimento. Com base no clima de ondas da regio,

resultante do modelo global de ondas WAVEWATCH-III, o modelo MIKE-21

(SW) foi aplicado para avaliar os processos de transformao de ondas a

medida em que elas avanam sobre a plataforma continental. As ondas

predominantes so as de sul com 36% e leste com 34%, variando de 1 a 2,5

metros de altura e 6 a 10 segundos de perodo. Esses dados formam a

condio de contorno externa do modelo que fornece as informaes

necessrias para as estimativas de mobilidade sedimentar. Este processo foi

avaliado atravs da aplicao de uma aproximao emprica onde a mxima

velocidade orbital de fundo deve ser maior que a velocidade crtica de fundo. A

altura significativa e perodo mdio chegam a remobilizar areia fina at 40 m,

areia muito fina at 45 m e silte at 60 m de profundidade. Altura mxima e

perodo de pico, remobilizam areia fina at 60 m, areia muito fina at 80 m e

silte at 90m de profundidade.

Palavras-chave: Mobilidade sedimentar, ondas, Plataforma Continental, So

Paulo.

vii

Abstract

This study aims to evaluate the mobility of sediments on continental shelf

of So Paulo state considering wave propagation and sediment type. Based on

wave climate of the region resulting from global wave model WAVEWATCH-III,

numerical model MIKE-21 (SW) was applied to evaluate wave transformation

processes as they propagate over the continental shelf. Waves from south and

east are predominant with 36% and 34%, respectively, wave height ranged from

1 to 2.5 meters and wave period varied between 6 and 10 seconds. These data

form boundary condition of the model and provides necessary information to

estimate sediment mobility. In order to evaluate this process, an empirical

approach was applied, where maximum bed orbital velocity must exceed a

critical bottom velocity. The significant wave height and mean period mobilize

fine sand up to 40 m, very fine sand up to 45 m and silt up to 60 meters deep.

Maximum height and peak period, mobilize fine sand up to 60 m, very fine sand

up to 80 m and silt up to 90 meters deep.

Key-words: Mobility of sediments, waves, continental shelf, So Paulo.

1

1. Introduo

Numa primeira tentativa de quantificar a influncia do clima de ondas

global no transporte de sedimentos, Harris e Coleman (1998) utilizaram dados

de onda gerados por um modelo global de clima. Eles definiram que o clima de

ondas era capaz de mobilizar areia de quartzo com dimetro de 0,1 mm em

41,6% das plataformas continentais da Terra.

Existem muitos modelos de transporte e mobilizao de sedimentos na

plataforma continental. Nestes modelos, os efeitos da tenso de cisalhamento

do vento, correntes de mar e/ou ocenicas podem ser includas ao lado das

ondas como arrasto significante aos mecanismos de transporte. Ao modelar a

camada limite de fundo, o modelo de correntes de ondas de Grand e Madsen

(1979), comparou as tenses de cisalhamento de fundo com relaes

empricas, tais como a curva de Shields para quantificar a mobilidade dos

sedimentos. Entretanto, devido ao detalhamento e gasto computacional, esses

modelos geralmente podem ser aplicados apenas com uma resoluo espacial

e temporal pequena e, portanto, s so adequados para estudos locais em

eventos de escala sazonal, onde esto disponveis dados de entrada

suficientemente detalhados.

Modelos simplificados tm sido usados para quantificar a mobilidade de

sedimentos nas escalas globais (Harris e Coleman, 1998), continentais (Porter-

Smith et al., 2004; Hemer, 2006) e regionais (Decker, 1988; Hemer et al.,

2004). Este segundo grupo de modelos geralmente conta com simplificaes

de processos geofsicos na camada limite de fundo. Por exemplo, Decker

(1988), calculou a distribuio cumulativa de frequncias para altura e perodo

de onda na plataforma interna do rio Orange, frica do Sul, para estimar a

2

mobilidade de sedimentos. Entretanto, a altura e o perodo de onda foram

tratados de forma independente e uma distribuio no foi calculada para as

velocidades orbitais horizontais. Assim, enquanto este trabalho resultou em

bons limites de altura e perodo de onda para que cada mobilizao ocorresse,

mas a probabilidade de a altura e o perodo de onda juntos excederem os

limites de arrasto no foi quantificada. Harris e Coleman (1988) e Porter-Smith

et al. (2004) utilizaram as relaes empricas simplificadas de Clifton e Dinger

(1984) para calcular os limites de arrasto de sedimento devido s ondas, e

ambos os estudos consideraram apenas o tamanho mdio dos gros na sua

distribuio. Para sedimentos mal classificados, isto pode ter implicaes

importantes na interpretao dos resultados. Por exemplo, sedimentos com

distribuio de tamanhos com duas modas, com sedimentos finos mal

representados pelo tamanho mdio dos gros, podem ter uma parte dos

sedimentos finos frequentemente mobilizados, ressuspendidos, e

posteriormente depositados sobre a biota bntica bloqueando a luz. O modelo

ainda prev pequenos distrbios no fundo marinho, como quando a tenso de

cisalhamento necessria para mobilizar os sedimentos dados pelo tamanho

mdio dos gros maior que a real, onde existem componentes finas de

sedimento. Portanto, importante se considerar a total distribuio de tamanho

de gros no sedimento.

Para quantificar a mobilidade sedimentar numa escala regional, so

necessrias algumas mdias ou aproximaes dos processos atuantes.

Especialmente as ondas, que no so sempre as mesmas em qualquer parte

do oceano em certo tempo, mas o oceano formado por uma variedade de

ondas de diferentes amplitudes e perodos (Dyer, 1986). As caractersticas

3

deste oceano complexo podem ser descritas com certa aproximao, de uma

variedade de medies de altura e perodo de onda.

Os parmetros de medio de onda usados neste estudo foram:

Altura significativa de onda (Hsig) a altura mdia de onda de um

tero das ondas mais altas em um intervalo medido.

Altura mxima de onda (Hmax) a altura de onda mxima registrada

em um intervalo medido.

Perodo de passagem zero (Tz) perodo mdio de todas as ondas.

Perodo de pico mximo (TP1) perodo do pico do espectro

energia de onda.

Embora seja evidente que a escolha dos parmetros de onda usados

para prever a mobilidade dos sedimentos ir afetar os resultados, o grau de

sensibilidade para a escolha dos parmetros de onda utilizados e qual

combinao leva ao resultado mais real, uma incerteza (Griffin et al., 2008).

Os efeitos do atrito com o fundo e subsequente mobilizao de

sedimentos so cada vez mais reconhecidos como controles dos habitats

bnticos, e, portanto, quantific-los importante para o gerenciamento marinho

(Post et al., 2006).

1.1 Ondas (Wrigth, 1999)

As ondas constituem um dos processos marinhos mais efetivos na

seleo e redistribuio dos sedimentos depositados nas regies costeiras e

plataforma continental interna.

Em fsica, uma onda a perturbao oscilante de uma grandeza fsica

no espao e peridica no tempo. um pulso energtico que se propaga

4

atravs do espao ou de um meio fsico (liquido slido ou gasoso). As ondas

existem em um meio cuja deformao capaz de produzir foras de

restaurao atravs das quais elas viajam e podem transferir energia de um

lugar para outro sem qualquer das partculas do meio seja deslocada, isto ,

uma onda no transporta matria, h, no entanto, oscilaes sempre

associadas ao meio de propagao.

Podemos descrever uma onda atravs de seus principais parmetros,

(Fig. 1) que incluem: 1) o comprimento de onda (L), ou seja, distncia entre

duas cavas sucessivas; 2) a altura (H), representada pela distncia entre a

crista e a cava da onda; e 3) a amplitude (a), que corresponde metade da

altura da onda. Com estes parmetros, podemos ainda determinar o perodo da

onda (T), que corresponde ao tempo decorrido entre a passagem de duas

cristas ou cavas por um determinado ponto em um intervalo de tempo fixo

(normalmente um segundo). A frequncia corresponde, portanto, ao inverso do

perodo.

Figura 1: Principais parmetros de um perfil de uma onda. Fonte: Wrigth, 1999.

A maioria das ondas ocenicas, conhecidas como ondas de gravidade,

formada pela ao do vento, que ao soprar sobre a superfcie da gua, forma

pequenas ondas capilares (Fig. 2).

5

Figura 2: Modelo de gerao de ondas. Fonte: Wrigth, 1999.

Mantendo-se a ao do vento, estas pequenas rugosidades da

superfcie da gua se somam para produzir ondas maiores cujo tamanho

limitado pela velocidade e durao (tempo) de ao do vento e pela pista, ou

seja, a extenso da superfcie aquosa sobre a qual o vento est soprando (Fig.

3).

Figura 3: Formao de ondas ocenicas. Fonte:Wrigth, 1999.

Uma vez geradas, as ondas viajam mantendo sua trajetria mesmo

depois de cessada a influncia do vento. Fora da rea de ao do vento, estas

ondas so denominadas de marulho ou swell. Em seu percurso, sofrem

modificaes em seus parmetros (altura e comprimento de onda) e velocidade

de propagao, em funo das modificaes da batimetria do fundo submarino.

Se acompanhamos a movimentao de uma partcula d`gua durante a

passagem de uma onda em guas profundas, observamos que esta

desenvolve movimentos orbitais circulares, cujos raios diminuem

gradativamente em profundidade at desaparecerem completamente antes de

6

atingir o fundo submarino (Fig. 4), sendo incapazes de promover a

movimentao dos sedimentos que recobrem o fundo marinho.

Figura 4: Orbitais de onda em guas profundas. Fonte: Wrigth, 1999.

Ao se aproximarem de regies mais rasas, as ondas sofrem a

influncia do fundo marinho, o que se reflete em uma srie de modificaes em

seu comportamento. Neste caso, observa-se que os movimentos orbitais das

partculas d`gua durante a passagem de uma onda so elpticos prximo

superfcie, ficando cada vez mais achatados em profundidade, at atingir uma

movimentao horizontal para frente e para trs junto ao fundo (Fig. 5), estas

ondas de guas rasas tm a capacidade de movimentar sedimentos do fundo

submarino.

Figura 5: Orbitais de onda em guas rasas. Fonte: Wrigth, 1999.

As modificaes de comportamento da onda, quando se passa de

guas profundas para rasas, so determinadas pela profundidade relativa, que

exprime a relao entre o comprimento de onda e a profundidade da lmina

7

d`gua. Considera-se que as profundidades menores do que a metade do

comprimento de onda (L/2), as ondas comecem a agir como ondas de guas

rasas, ou seja, comeam a sofrer a influncia e remobilizar o fundo submarino.

Por exemplo, considerando-se em comprimento de onda de 100 m, a partir de

50 m de profundidade as ondas comeam a influenciar o fundo submarinho.

Uma vez sentindo a influncia do fundo submarino, diminui a

velocidade de propagao das ondas, o que resulta em decrscimo do

comprimento de onda e aumento da altura de onda, at um momento em que

estas no so mais estveis e se quebram. A regio entre a zona de quebra e

a praia conhecida como zona de arrebentao ou de surfe, onde continuam a

se propagar, perdendo energia at a face de praia.

A sua velocidade de propagao, C, tambm conhecida por celeridade

ou velocidade de fase, definida pela expresso: C = L/T. Interessa, ainda,

considerar o quociente designado por declividade da onda, dado por: D = H/L.

Sobre a plataforma continental, denomina-se onda de gua profunda aquela

em que sua profundidade pelo menos a metade do comprimento de onda. Na

prtica, a relao de profundidade (h) com o comprimento de onda (L) : para

guas profundas: L/h>1/2; para guas em profundidade intermediria:

1/25

8

cobertura sedimentar atual resultado da natureza predominante de seus

componentes, terrgena ou carbontica, a ao do transporte e

retrabalhamento desses, atividade hidrodinmica como ondas, mars e

correntes, e pelos efeitos das oscilaes do nvel do mar (JOHNSON &

BALDWIN, 1996).

A plataforma continental apresenta caractersticas prprias conforme a

variao da sua profundidade, acarretando em processos diferenciados ao

longo desta, tornando-se necessrio, portanto, dividi-la em trs regies: interna,

mdia e externa.

De acordo com Nittrouer & Wright (1994), a plataforma interna

encontra-se intimamente relacionada com as zonas costeiras, principalmente

com a zona de surf, visto que controla as forantes hidrodinmicas que regem

esses sistemas. Afirma ainda que essa regio une a zona marginal s

plataformas mdia e externa, e o oceano profundo. O mesmo autor argumenta

ainda que o transporte de sedimentos na plataforma interna mais intenso

perante as outras regies, em parte, devido profundidade do leito marinho, o

qual constantemente revolvido pela ao efetiva das ondas.

A plataforma mdia conceituada por Nittrouer & Wright (1994) como

uma regio de transio entre os regimes de fluxo, sendo esta caracterizada

pelo declnio da intensidade e frequncia da agitao do fundo marinho devido

ao aumento da profundidade.

Os mesmos autores destacam que a plataforma externa

caracterizada pela diminuio acentuada da ao das ondas sobre o leito

marinho, tornando as foras friccionais de fundo pequenas, resultando em

irrisria influncia sobre sedimento.

9

1.3 Transporte, eroso e deposio de sedimentos

A velocidade da corrente necessria para colocar um determinado

detrito em movimento, eroso, maior do que aquela necessria para mant-lo

em movimento, transporte. A competncia de um fluxo diz respeito sua

capacidade para transportar carga slida. A competncia avaliada em termos

da partcula slida de dimetro mximo que pode ser posta em movimento

(Hjulstrm, 1935). No diagrama de Hjulstrm (Fig. 6) esto representadas

curvas experimentais que tentam explicar a influncia da velocidade da

corrente e da dimenso dos materiais nos fenmenos de eroso, de transporte

e de sedimentao.

As partculas mais fceis de remover so as que apresentam

dimenses prximas a 0,2 mm, na medida em que basta uma velocidade de

cerca de 20 cm/s para desloc-las da sua posio de repouso.

As partculas com dimenses inferiores a 0,01 mm apresentam uma

grande fora de coeso, pelo que oferecem uma considervel resistncia

frico e, portanto, somente so erodidas para velocidades superiores. Este

fenmeno conhecido pelo efeito Hjulstrm.

10

Figura 6: Diagrama de Hjustrm relaciona a velocidade do fluxo e o tamanho do gro para determinar eroso, transporte e deposio. Fonte:

http://en.wikipedia.org/wiki/Hjulstr%C3%B6m_curve.

Shields (1936) foi pioneiro a descrever como se inicia a suspenso de

sedimentos com tamanho de gro uniforme a partir de um fluxo de gua.

Usando o critrio que para mover um sedimento de certo dimetro, o fluxo de

gua na interface com o sedimento deve exceder a certa tenso de fundo do

gro. A curva de Shields (Fig. 7) relaciona o Nmero de Reynolds com a

tenso necessria para mover um tamanho de gro.

Figura 7: Curva de Shields relaciona o nmero de Reynolds com a tenso necessria para mover um tamanho de gro. Fonte: http://tellus.csiro.au/TellusPhysics.html.

A sedimentao nas plataformas continentais atuais resultado da

11

interao de vrios fatores que englobam a dinmica deposicional, os quais,

segundo Johnson & Baldwin (1996) e Tessler & Mahiques (2001), podem ser

controlados pela natureza, tipos e volume de sedimentos introduzidos no

ambiente, pelos efeitos oscilatrios do nvel do mar, e pelos processos

dinmicos de transporte e retrabalhamento dos depsitos. Johnson & Baldwin

(1996) citam ainda que alguns fatores secundrios influenciam a sedimentao

nessas reas, como o clima, fatores biolgicos, ou interaes animal-

sedimento, e fatores qumicos, como composio do sedimento e qumica da

gua do mar.

Os processos dinmicos que controlam essa sedimentao so

considerados por Swift & Thorne (1991) como sendo determinados pela

interao de cinco variveis interdependentes: (i) taxa do aumento relativo do

nvel do mar; (ii) taxa de entrada de sedimento; (iii) tipo do sedimento; (iv) fora

do fludo; e (v) taxa de transporte de sedimento. Essas variveis interagem ao

longo do tempo geolgico e resultam na produo de um perfil de equilbrio e

na determinao das fceis, tanto na organizao interna como na distribuio

das mesmas.

2. Objetivos

Geral

Avaliar a ao das ondas na mobilidade sedimentar na plataforma

continental do estado So Paulo em funo da propagao de ondas.

Especficos

- Caracterizar o clima de ondas da regio;

- Avaliar os processos de transformao das ondas a medida em elas se

12

propagam sobre a plataforma continental atravs de aplicao de um modelo

numrico;

- Caracterizar a plataforma continental de So Paulo, quanto mobilidade de

sedimentos.

3. Justificativa

Uma questo ainda sem resposta sobre os sedimentos da plataforma

continental : Que porcentagem da plataforma continental do mundo est

sujeita a processos hidrodinmicos suficientemente fortes para mobilizar

sedimentos do fundo? (Swift e Thorme, 1991). Entretanto, isto sugerido que

cerca de 80 % das plataformas so dominadas por ondas de tempestade, 17 %

por correntes de mar e 3 % por interaes de correntes ocenicas (Walker,

1984; Swift et al., 1986).

No existem muitos estudos sobre anlises quantitativas nas

plataformas continentais para determinar a distribuio espacial dos processos

que dominam o transporte de sedimentos, a principal limitao tem sido as

dificuldades prticas para coletar dados nas plataformas. A modelagem

numrica uma ferramenta alternativa para estudar os processos e estimar

suas forantes.

4. rea de estudo

A Margem Continental Sudeste Brasileira, na qual se insere a

plataforma continental do Estado de So Paulo (Fig. 8), estende-se do Cabo de

Santa Marta Grande (SC) (2840 S) at o Cabo Frio (RJ) (2300 S),

corresponde ao Embaiamento de So Paulo, definido por Butler (1970).

13

Figura 8: Mapa do litoral do Estado de So Paulo.

Nessa unidade fisiogrfica, a plataforma apresenta largura varivel

entre 73 e 231 km, declividade entre 1:656 e 1:1333 e uma profundidade de

quebra de plataforma entre 120 e 180 m, sendo mais extensa na regio

adjacente Baa de Santos. De uma foram geral, as isbatas aproximam-se

entre si em direo norte e, prximo ao Cabo Frio, apresenta sua menor

largura. A presena de alguns canais foi observada, cortando a plataforma por

toda a rea (Zembruscki, 1979).

Coimbra et al. (1980) analisaram, atravs de superfcies de tendncia,

a distribuio sedimentar na plataforma interna entre Santos (SP) e Ilha Grande

(RJ), concluindo que o processo de distribuio sedimentar atual associa-se

ao de ondas que incidem ortogonalmente costa, ou seja, vindas de

sudeste, e correntes vindas de sudoeste. Esse foi o primeiro trabalho a tentar

associar a distribuio granulomtrica a processos de circulao na plataforma

continental de So Paulo. Os trabalhos careciam, no entanto, de um nmero

mais adequado de amostras e de uma associao com dados hidrodinmicos

14

mais precisos.

Furtado et al. (1984) reuniram dados de cerca de 250 amostras,

obtidos em 10 campanhas oceanogrficas realizadas na plataforma continental

de So Paulo, e elaboraram mapas de distribuio sedimentar, procurando

associ-los a escassas afirmaes sobre a hidrodinmica. Observou diferenas

na distribuio sedimentar entre o norte e sul da plataforma continental de So

Paulo, com a Ilha de So Sebastio como divisor.

Alves & Ponzi (1984), estudando caractersticas morfolgicas

sedimentares da plataforma continental e talude superior da margem

continental sudeste do Brasil, definem, quanto aos sedimentos superficiais,

dois domnios para a rea, o domnio de terrgenos na plataforma interna e

mdia e o de carbonatos na plataforma externa.

Tessler (1988) analisou a distribuio sedimentar na plataforma interna

sul de So Paulo, associou ao de ondas sobre o fundo e verificou que o

processo de transporte sedimentar muito mais efetivo durante a passagem de

frentes frias, concluindo que este o principal processo responsvel pelo

transporte de fundo na rea.

Furtado & Mahiques (1990) aplicando anlise de superfcie de

tendncia em dados sedimentolgicos e associando-os a informaes sobre a

circulao da rea, concluram que o fundo constitudo predominantemente

por areias finas e muito finas, com caractersticas de sedimentos palimpsestos.

De acordo com o Atlas Sedimentolgico da Plataforma Continental do

Estado de So Paulo (Rodrigues et al., 2003), a concentrao de areia maior

que 90% em grande parte das pores interna e mdia da plataforma

continental, apresentando uma tendncia geral de diminuio dos teores em

15

direo s regies mais profundas (Fig. 9).

Figura 9: Mapa de distribuio de porcentagem de areia. Fonte: Rodrigues et al., 2003.

A distribuio do dimetro mdio, segundo a classificao de Folk &

Ward (1957), apresenta na plataforma interna e mdia o predomnio da frao

areia muito fina (Fig. 10).

Figura 10: Mapa de distribuio de porcentagem de silte. Fonte: Rodrigues et al., 2003.

As massas dgua presentes na Plataforma Continental do Estado de

16

So Paulo correspondem mistura entre a gua Tropical (AT), quente e salina

(Y>20C e S >36,40; Miranda, 1982), transportada sobre o talude continental

para sul-sudoeste, na camada superficial (0-200 m) da Corrente do Brasil (CB);

a gua Central do Atlntico Sul (ACAS) (T

17

da gua Costeira, mais interna, e a gua Tropical, mais externa e influenciada

pela intruso da Corrente do Brasil em direo costa.

O clima tropical e subtropical mido, aliado ausncia de grandes

sistemas fluviais confere, ao regime pluvial, uma importncia muito grande na

contribuio de gua doce para o oceano. O regime de chuvas apresenta-se

com caractersticas episdicas, ainda que com prevalncia de maiores

precipitaes pluviomtricas nos meses de vero.

5. Material e Mtodos

5.1. Dados de ondas

Para obter a climatologia da regio , bem como as sries temporais de

onda, dados do modelo WAVEWATCHIII-NWW3 (Tolman, 2002), entre 1997 e

2008, foram obtidos de e

tratados no programa MATLAB 7.0. Estes dados foram utilizados como

condies iniciais para o modelo MIKE21-FM Spectral Waves.

O WAVEWATCH-III um modelo desenvolvido pelo National Center for

Environmental Predction (NCEP) do National Oceanic and Atmospheric

Administration (NOAA) dos Estados Unidos (Tolman, 1999). O modelo resolve

a equao do balano de densidade espectral para o espectro direcional de

onda. O crescimento, refrao e decaimento para cada frequncia e direo

especfica so resolvidos, dando as caractersticas completas e realsticas do

campo de onda transiente. Os processos fsicos que esto includos neste

modelo so: refrao e as deformaes no campo de ondas devido a variaes

temporais e espaciais da profundidade mdia da gua e da corrente,

crescimento de onda e decaimento devido ao do vento, interaes no

18

lineares, dissipao devido ao efeito de vento na quebra da onda e frico com

o fundo.

Este modelo possui um banco de dados desde 1997, contendo altura

significativa, perodo e direo das ondas em diversos pontos ao redor do

globo, com uma resoluo espacial de 1 x 1,25 na latitude e longitude

respectivamente, com grade de 77N a 77S, com profundidade mnima de 25

m, e usa diferentes campos de ventos como entrada do modelo, disponveis

em intervalos de 3 horas, retirados do Global Data Assimilation Scheme

(GDAS).

Foram realizadas anlises do clima geral, considerando a totalidade

dos dados, e para cada estao do ano: vero (dezembro, janeiro e fevereiro),

outono (maro, abril e maio), inverno (junho, julho e agosto) e primavera

(setembro, outubro e novembro).

As ondas foram primeiramente separadas pelas direes norte (337,5-

22,5), nordeste (22,5-67,5), leste (67,5-112,5), sudeste (112,5-157,5), sul

(157,5-202,5) e sudoeste (202,5-247,5), relacionando com altura e perodo

de onda. Usando o prprio programa Matlab foram feitas as figuras e as

estatsticas de frequncia.

5.2. Modelo numrico de propagao de ondas

O modelo numrico utilizado o MIKE21-SW, desenvolvido pela DHI

Water & Environment (Abbott et al., 1988; Abbott & Larsen, 1985). Este modelo

baseado nos princpios fsicos (conservao de massa; momento; energia,

etc.) e usa equaes matemticas para descrever ondas, correntes, transporte

de sedimentos e mudanas no fundo. Este tipo de modelo o acoplamento dos

19

modelos padres das constituintes fsicas (ondas, correntes, transporte de

sedimentos) com o mdulo de evoluo do fundo baseado na conservao dos

sedimentos (Vriend et al., 1993).

5.2.1. Batimetria

A batimetria foi realizada com base folhas de bordo de cruzeiros

oceanogrficos realizados pelo Instituto Oceanogrfico da USP, com um total

de 65123 pontos (Fig. 11).

Figura 11: Linha de costa e pontos batimtricos da plataforma do estado de So Paulo

Como apresentou reas sem dados, foi retirado do ETOPO2 da NOAA

(National Oceanic and Atmospheric Administration) uma grade de pontos

batimtricos com resoluo de 2 graus, aproximadamente 3,6 km. Assim a

batimetria ficou com um total de 79855 pontos (Fig. 12), cobrindo uma grande

rea e deixando os limite da plataforma de So Paulo longe do limite da grade

do modelo.

20

Figura 12: Pontos batimtricos e linha de costa da plataforma continental de So Paulo.

A linha de costa utilizada foi digitalizada no programa DIDGER a partir

de imagens retiradas do programa GOOGLE EARTH georreferenciadas no

programa GLOBAL MAPPER.

A grade do modelo foi criada no mdulo MIKE ZERO Mesh

Generator. necessrio importar arquivos de linha de costa e batimetria,

sendo possvel delimitar o domnio e refinar a malha de acordo com interesse

de resultado. O domnio foi separado em trs compartimentos com

refinamentos diferentes, apresentando apenas uma borda de entrada (Fig. 13).

A malha flexvel gerada sobre a plataforma continental do estado de So Paulo

foi composta por clulas de aproximadamente 3 km.

21

100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000

-3250000

-3200000

-3150000

-3100000

-3050000

-3000000

-2950000

-2900000

-2850000

-2800000

-2750000

-2700000

-2650000

-2600000

-2550000

gridFinal

49

0' W

48

0' W

47

0' W

46

0' W

45

0' W

44

0' W

43

0' W

42

0' W

29 0' S

28 0' S

27 0' S

26 0' S

25 0' S

24 0' S

23 0' S

100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000

-3250000

-3200000

-3150000

-3100000

-3050000

-3000000

-2950000

-2900000

-2850000

-2800000

-2750000

-2700000

-2650000

-2600000

-2550000

gridFinal

Figura 13: Resoluo da grade do modelo.

Os dados foram interpolados utilizando o mtodo de vizinho natural e

este mdulo cria uma batimetria adequada (Fig.14) para a utilizao no mdulo

de propagao de ondas, Spectral Waves FM.

Bathymetry [m]

Above 0-200 - 0-400 - -200-600 - -400-800 - -600

-1000 - -800-1200 - -1000-1400 - -1200-1600 - -1400-1800 - -1600-2000 - -1800-2200 - -2000-2400 - -2200-2600 - -2400-2800 - -2600Below -2800Undefined Value

0:00:00 30/12/1899 Time Step 0 of 0. 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000

-3150000

-3100000

-3050000

-3000000

-2950000

-2900000

-2850000

-2800000

-2750000

-2700000

-2650000

-2600000

-2550000

Figura 14: Batimetria interpolada da plataforma continental de So Paulo, utilizando o programa MIKE21.

22

5.3. Potencial de mobilizao de sedimentos devido s ondas

(mtodo de Porter-Smith et al., 2004)

Foi utilizado para o mtodo proposto por Harris e Coleman (1998) e

Porter-Smith et al. (2004), clculos simples das velocidades mximas de fundo,

devido ao movimento orbital das ondas, foram comparadas com a velocidade

crtica de arrasto para sedimentos areia fina (0,125 mm), areia muito fina (0,062

mm) e silte (0,025 mm).

Baseado na teoria de ondas de Airy, foi utilizada a equao

simplificada para guas profundas, onde a profundidade maior que a metade

do comprimento de onda (d > Lo/2), para calcular o comprimento de onda em

cada ponto da malha.

Lo = gT/2pi Equao 1

Onde g a acelerao da gravidade (9,81 m/s) e T o perodo de

onda (Komar, 1976).

Em guas intermedirias, em que o a profundidade est entre a

metade e um vigsimo do comprimento de onda (Lo/20< d < Lo/2), a equao

para clculo do comprimento de onda (L) dependente do comprimento de

onda, tornando difcil o resultado (Nielsen et al., 1982).

L=Lo[tanh(2d/L)] Equao 2

Onde Lo o comprimento de onda em guas profundas, d a

profundidade local e L o comprimento de onda em guas intermedirias.

Assim foi utilizada uma aproximao derivada por Eckard (1952 apud Komar

1976).

Li=Lo[tanh(2d/Lo)]1/2 Equao 3

Onde o comprimento de onda em guas intermedirias (Li), obtida

23

atravs de Lo.

A velocidade orbital mxima junto ao fundo foi calculada seguindo a

equao de Harris e Coleman (1998) e a velocidade crtica de fundo para

iniciar a remobilizao do sedimento foi determinada para um gro esfrico,

no-coesivo e de quartzo, de acordo com Clifton e Dingler (1984).

Umax=H/Tsenh(2h/L) Equao 4

Onde Umax a velocidade orbital mxima junto ao fundo, H a altura

de onda, T o perodo de onda, h a profundidade local e L o comprimento de

onda.

Ucr=33,3(TD50)0,33 Equao 5

Onde Ucr a velocidade crtica de arrasto, quando o D500,05cm:

Ucr=71,4(TD50)0,143 Equao 6

Foi calculada para cada onda, com uma frequncia maior que 3 %, a

velocidade critica de arrasto para os gros areia fina (0,125 mm), areia muito

fina (0,062 mm) e silte mdio (0,025 mm), utilizando o limite inferior de cada

categoria do gro de acordo com Folk & Ward (1957).

A soma das frenquncias de ocorrncia para cada onda, relacionada

rea que esta conseguiu remobilizar, resultou na probabilidade de

remobilizao de cada tipo de sedimento com relao s alturas significativas e

perodo mdio, ou altura mxima e perodo de pico.

Os clculos foram realizados no programa MATLAB e as figuras feitas

no programa SURFER.

24

6. Resultados

6.1. Dados de ondas

Com os dados de ondas foram geradas figuras que representam a

direo das ondas em relao altura significativa (Hs) e perodo (T), para

todo o perodo de 12 anos (Fig. 15). As tabelas 1 e 2 mostram o numero de

ocorrncias e a porcentagem das alturas com relao direo.

Durante o perodo de dados trabalhados, o clima de ondas apresentou

predominncia de direo das ondas de sul com 36,5% e leste com 34,1%,

seguido pelas ondas de sudeste com 19,3% e nordeste com 7,5%, totalizando

97,3%. As alturas predominantes foram de 1,5 a 2 m com 30,3% e 1 a 1,5 m

com 27,9%, seguido pelas ondas de 2 a 2,5 m com 19,4%, 2,5 a 3 m com 9,8

m, menores que 1 m com 6,2% e 3 a 3,5 m com 4%, totalizando 97,6%. As

ondas de maior ocorrncia foram a leste entre 1 e 2 m com 23,3% e de sul

entre 1,5 e 2,5 m com 19,8%, seguido pelas de sudeste entre 1 e 2 m com

11,8%. As ondas de sul apresentam perodo de onda predominante entre 10 e

12 s, sudeste entre 8 e 10 s, leste e nordeste entre 6 e 8 s.

25

Figura 15: Direo das alturas significativas (Hs) e dos perodos (T) de onda para o estado de So Paulo.

26

A tabela 1 apresenta o nmero de ocorrncia das alturas significativas

pela direo de onda. Destacado em vermelho, aquelas com maior

predominncia.

Tabela 1: Ocorrncia de Hs pela direo de onda.

Direo N NE E SE S SW W NW Total

27

clima de ondas apresentou predominncia de direo das ondas de leste com

51,3% e sul com 25,3%, seguido pelas ondas de sudeste com 12,2% e

nordeste com 7,3%, totalizando 96,1% do montante. As alturas predominantes

foram de 1 a 1,5 m com 48,9% e 1,5 a 2 m com 36,1%, seguido pelas ondas de

2 a 2,5 m com 7,9% e menores que 1 m com 6%, totalizando 98,9%. As ondas

de maior ocorrncia foram a leste entre 1 e 2 m com 44% e de sul entre 1 e 2

m com 21%, seguido pelas de sudeste entre 1 e 2 m com 10,4%. As ondas de

leste e nordeste apresentam perodo de onda predominante entre 6 e 8

segundos, sudeste entre 6 e 10 s e sul entre 8 e 12 s.

Tabela 3: Ocorrncia de porcentagem de ondas para cada intervalo de altura de acordo com a direo para os meses de vero.

Direo N NE E SE S SW W NW Total vero 2.4 7.33 51.3 12.2 25.35 1.42 0 100

28

Figura 16: Direo de Hs e T para o estado de So Paulo no vero.

29

Durante o outono: maro, abril e maio (Fig. 17 e tabela 4), o clima de

ondas apresentou predominncia de direo das ondas de sul com 45,9% e

leste com 32,4%, seguido pelas ondas de sudeste com 17,6%, totalizando

95,9% do montante. As alturas predominantes foram de 1,5 a 2 m com 37% e 2

a 2,5 m com 25,9%, seguido pelas ondas de 1 a 1,5 m com 21,8% e 2,5 a 3 m

com 10,2%, totalizando 94,9%. As ondas de maior ocorrncia foram a sul entre

1 e 3 m com 32,9% e de leste entre 1 e 2,5 m com 29,6%, seguido pelas de

sudeste entre 1 e 2,5 m com 15,3%. As ondas de sul apresentam perodo de

onda predominante entre 10 e 12 s, sudeste entre 8 e 10 s e leste entre 6 e 8

s.

Tabela 4: Ocorrncia de porcentagem de ondas para cada intervalo de altura de acordo com a direo para o meses de outono.

Direo N NE E SE S SW W NW Total outono 0.5 0.2 32.4 17.6 45.9 3.27 0 0.01 100

30

Figura 17: Direo de Hs e T para o estado de So Paulo no outono.

31

Durante o inverno: junho, julho e agosto (Fig. 18 e tabela 5), o clima de

ondas apresentou predominncia de direo das ondas de leste com 48,4% e

sul com 30,6%, seguido pelas ondas de sudeste com 18,9%, totalizando 97,9%

do montante. As alturas predominantes foram de 1,5 a 2 m com 35,2% e 2 a

2,5 m com 34%, seguido pelas ondas de 2,5 a 3 m com 14,5%, 1 a 1,5 m com

9,2% e 3 a 3,5 m com 4,9%, totalizando 97,7%. As ondas de maior ocorrncia

foram a leste entre 1,5 e 2,5 m com 36,6% e de sul entre 1,5 e 3 m com 25,6%,

seguido pelas de sudeste entre 1,5 e 3 m com 15,4%. As ondas de sul

apresentam perodo de onda predominante entre 10 e 12 s, sudeste entre 8 e

10 s e leste entre 6 e 8 s.

Tabela 5: Ocorrncia de porcentagem de ondas para cada intervalo de altura de acordo com a direo para os meses de inverno.

Direo N NE E SE S SW W NW Total inverno 0.3 0.3 48.4 18.9 30.6 1.44 100

32

Figura 18: Direo de Hs e T para o estado de So Paulo no inverno.

33

Durante a primavera: setembro, outubro e novembro (Fig. 19 e tabela

6), o clima de ondas apresentou predominncia de direo das ondas de leste

com 47,6% e sul com 22,7%, seguido pelas ondas de sudeste com 15,5% e

nordeste com 11%, totalizando 96,6% do montante. As alturas predominantes

foram de 1,5 a 2 m com 44,6% e 1 a 1,5 m com 33,5%, seguido pelas ondas de

2 a 2,5 m com 14,5%, 2,5 a 3 m com 3,2 e menores que 1 m com 2,9%,

totalizando 98,7%. As ondas de maior ocorrncia foram a leste entre 1 e 2 m

com 41,8% e de sul entre 1 e 2,5 m com 20%, seguido pelas de sudeste entre

1 e 2,5 m com 14,9% e nordeste entre 1 e 2 m com 8,7%. As ondas de leste e

nordeste apresentam perodo de onda predominante entre 6 e 8 s, sudeste

entre 8 e 10 s e sul entre 8 e 12 s.

Tabela 6: Ocorrncia de porcentagem de ondas para cada intervalo de altura de acordo com a direo para os meses de primavera.

Direo N NE E SE S SW W NW Total Primavera 2.1 11 47.6 15.5 22.7 1.35 100

34

Figura 19: Direo de Hs e T para o estado de So Paulo na primavera.

35

A figura 20 mostra a distribuio do total dos dados de onda com

relao altura significativa e perodo de onda, mostrando a maior

concentrao das ondas entre 1,5 e 2 metros de Hs com perodo prximo de 7

s.

Figura 20: Distribuio das ondas, altura significativa por perodo mdio.

6.2. Modelo numrico de propagao de ondas, Mike 21

6.2.1 Simulaes

Foram realizadas 90 simulaes das ondas com maior ocorrncia para

o clima de ondas geral e para cada estao do ano, como mostram as Tabelas

6 e 7.

36

Tabela 7: Ondas com maior porcentagem de ocorrncia, selecionadas para as simulaes, com a mdia da altura e do perodo.

Ondas de vero Ondas de outono

direo Hsig (m)

Hm (m)

Tm (s)

% de ocorrncia direo

Hsig (m)

Hm (m)

Tm (s)

% de ocorrncia

e 1-1.5 1.26 6.66 25.60% e 1-1.5 1.26 7.02 7.23% e 1.5-2 1.71 6.85 18.40% e 1.5-2 1.72 7.18 15.20% e 2-2.5 2.18 7 3.02% e 2-2.5 2.2 7.34 7.21% s 1-1.5 1.28 8.82 10.60% s 1-1.5 1.3 9.81 7.76% s 1.5-2 1.75 9.03 10.44% s 1.5-2 1.75 9.66 14.80% s 2-2.5 2.23 9.49 3.10% s 2-2.5 2.25 10.05 14.00% se 1-1.5 1.27 7.45 7.08% s 2.5-3 2.72 10.45 6.32% se 1.5-2 1.72 7.84 3.32% se 1-1.5 1.27 8.22 5.63% ne 1-1.5 1.26 6.34 3.85% se 1.5-2 1.74 8.64 6.18% ne 1.5-2 1.74 6.26 2.55% se 2-2.5 2.22 9.16 3.44%

total % 87.96% total % 87.77% Hemax 3.51 7.66 Hemax 4 7.2 Hsmax 4.19 8.39 Hsmax 5.14 10

Hsemax 3.67 8.4 Hsemax 4.94 11.34 Hnemax 3 7.26 Hnemax 3.03 7.01 Temax 3.08 10.07 Temax 2.91 10.27 Tsmax 2.55 14.76 Tsmax 3.47 14.8 Tsemax 1.63 12.03 Tsemax 2.46 14.47 Tnemax 2.72 8.14 Tnemax 3.03 7.01

Ondas de inverno Ondas de primavera

direo Hsig (m)

Hm (m)

Tm (s)

% de ocorrncia direo

Hsig (m)

Hm (m)

Tm (s)

% de ocorrncia

e 1-1.5 1.27 7.33 4.25% e 1-1.5 1.29 7.07 20.60% e 1.5-2 1.75 7.94 20.30% e 1.5-2 1.74 7.31 21.20% e 2-2.5 2.22 7.9 16.30% e 2-2.5 2.22 7.51 3.63% e 2.5-3 2.72 7.79 4.89% s 1-1.5 1.34 8.47 4.93% s 1-1.5 1.28 9.43 2.33% s 1.5-2 1.78 8.73 9.44% s 1.5-2 1.75 9.96 8.38% s 2-2.5 2.24 9.14 5.48% s 2-2.5 2.25 9.87 10.40% se 1-1.5 1.32 7.78 3.87% s 2.5-3 2.74 10.37 6.76% se 1.5-2 1.75 8.16 6.58% se 1.5-2 1.76 9.04 5.99% ne 1-1.5 1.31 6.17 3.20% se 2-2.5 2.21 9.1 6.79% ne 1.5-2 1.73 6.3 5.60%

total % 86.39% total % 84.53% Hemax 3.85 8.44 Hemax 4.38 8.88 Hsmax 5.51 10.97 Hsmax 4.4 9.16

Hsemax 5.02 10.22 Hsemax 4.36 9.17 Hnemax 3.37 7.53 Hnemax 4.16 7.21 Temax 2.41 10.7 Temax 2.12 10.23 Tsmax 3.48 15.15 Tsmax 3.46 14.52 Tsemax 1.54 14.47 Tsemax 4.07 12.08 Tnemax 2.97 7.84 Tnemax 2.89 8.33

37

Tabela 8: Ondas com maior porcentagem de ocorrncia, selecionadas para as simulaes, com a mdia da altura e do perodo.

As ondas de sul, predominantes no outono e inverno, apresentaram

mais influncia da refrao na poro sul do estado de So Paulo. Isso devido

plataforma continental se estender, nesta poro, em direo ao sul, sofrendo

influncia da plataforma continental dos estados da regio sul do Brasil. Uma

rea de grande influncia dessas ondas a regio logo a oeste da Ilha de So

Sebastio que apresenta uma orientao leste-oeste, amenizando a refrao, e

no sofre mais a influncia da plataforma dos estados ao sul, em contra

partida, protege a regio logo ao norte, pois uma barreira fsica onde as

ondas sofrem difrao (Fig. 21).

Ondas do clima geral

direo Hsig (m)

Hm (m)

Tm (s)

% de ocorrncia

e 1-1.5 1.27 6.96 13.17% e 1.5-2 1.73 7.29 10.15% e 2-2.5 2.21 7.53 4.90% s 1-1.5 1.3 9.29 6.30% s 1.5-2 1.76 9.44 10.70% s 2-2.5 2.24 9.66 9.10% s 2.5-3 2.73 10.15 5.40% se 1-1.5 1.28 8.13 5.30% se 1.5-2 1.74 8.39 6.40% se 2-2.5 2.22 8.75 3.80%

total % 75.22% Hemax 4.38 8.9 Hsmax 5.51 10.97

Hsemax 5.02 10.22 Hnemax 4.16 7.43 Temax 2.41 10.7 Tsmax 2.99 15.82 Tsemax 2.46 14.47 Tnemax 2.69 8.54

38

Sign. Wave Height [m]

Above 2.42.2 - 2.4

2 - 2.21.8 - 21.6 - 1.81.4 - 1.61.2 - 1.4

1 - 1.20.8 - 10.6 - 0.80.4 - 0.60.2 - 0.4

0 - 0.2-0.2 - 0-0.4 - -0.2

Below -0.4Undefined Value

0:00:00 01/01/2004 Time Step 0 of 2.

1 m

200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 550000

-2820000

-2800000

-2780000

-2760000

-2740000

-2720000

-2700000

-2680000

-2660000

-2640000

-2620000

-2600000

-2580000

Figura 21: Resultado de altura significativa e direo da simulao de uma onda de sul com 2,73 m e 10,15 s.

As ondas de sudeste so as que menos sofrem refrao devido

orientao das linhas batimtricas e da costa do estado de So Paulo. Assim

sofrendo menores mudanas na altura de onda quando comparadas com as

ondas de sul, leste e nordeste (Fig. 22).


Above 1.951.8 - 1.95

1.65 - 1.81.5 - 1.65

1.35 - 1.51.2 - 1.35

1.05 - 1.20.9 - 1.05

0.75 - 0.90.6 - 0.75

0.45 - 0.60.3 - 0.45

0.15 - 0.30 - 0.15

-0.15 - 0Below -0.15Undefined Value

0:00:00 01/01/2004 Time Step 0 of 2.

1 m

200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000

-2820000

-2800000

-2780000

-2760000

-2740000

-2720000

-2700000

-2680000

-2660000

-2640000

-2620000

-2600000

Figura 22: Resultado de altura significativa e direo da simulao de uma onda de sudeste com

2,22 m e 8,75 s.

39

As ondas de leste, predominantes durante a primavera e vero,

apresentaram maior influncia da refrao na poro norte do estado de So

Paulo, devido grande extenso da plataforma continental em direo a leste.

A ilha de So Sebastio, diferentemente das ondas de sul, protege a regio

logo a oeste da influncia das ondas de leste (Fig. 23).


Above 1.651.5 - 1.65

1.35 - 1.51.2 - 1.35

1.05 - 1.20.9 - 1.05

0.75 - 0.90.6 - 0.75

0.45 - 0.60.3 - 0.45

0.15 - 0.30 - 0.15

-0.15 - 0-0.3 - -0.15

-0.45 - -0.3Below -0.45Undefined Value

0:00:00 01/01/2004 Time Step 0 of 2.

1 m

200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 550000

-2820000

-2800000

-2780000

-2760000

-2740000

-2720000

-2700000

-2680000

-2660000

-2640000

-2620000

-2600000

-2580000

Figura 23: Resultado de altura significativa e direo da simulao de uma onda de leste com 2,21

m e 7,53 s.

As ondas de nordeste aparecem com maior frequncia somente

durante o vero e, devido orientao da costa paralela a sua direo, sofrem

grande refrao ao se propagarem sobre a plataforma continental de So

Paulo, e tambm por serem menos energticas influenciam muito pouco na

remobilizao de sedimentos (Fig. 24).

40


Above 0.960.88 - 0.960.8 - 0.88

0.72 - 0.80.64 - 0.720.56 - 0.640.48 - 0.560.4 - 0.48

0.32 - 0.40.24 - 0.320.16 - 0.240.08 - 0.16

0 - 0.08-0.08 - 0-0.16 - -0.08Below -0.16Undefined Value

0:00:00 01/01/2004 Time Step 0 of 2.

1 m

200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 550000

-2840000

-2820000

-2800000

-2780000

-2760000

-2740000

-2720000

-2700000

-2680000

-2660000

-2640000

-2620000

-2600000

Figura 24: Resultado de altura significativa e direo da simulao de uma onda de leste com 2,21 m e 7,53 s.

A influncia da morfologia desta plataforma continental na propagao

das ondas pode ser observada nos resultados das reas de remobilizao

apresentadas no tpico subsequente.

41

6.3. Mobilidade sedimentar

6.3.1 rea de remobilizao

Para o clima de ondas estudado, entre 1997 e 2008, (Fig. 25) a onda

de leste com 1,27 m de altura significativa e 6,96 s de perodo remobiliza areia

muito fina (0,062 mm de dimetro mdio) em mdia at 12,04 m de

profundidade, chegando a remobilizar at 16,12 m. A onda de leste com 1,73 m

e 7,29 s remobilizou em mdia at a profundidade de 15,6 m, atingindo a

profundidade mxima de 20,66 m. A onda de leste com 2,21 m e 7,53 s

remobilizou em mdia at a profundidade de 20 m, alcanando 23 m. A onda

de sudeste com 1,28 m e 8,13 s remobilizou em mdia at a profundidade de

19 m, seu mximo foi de 22 m. A onda de sudeste de 1,74 m e 8,34 s

remobilizou em mdia at a profundidade de 23 m, atingindo 27 m. A onda de

sul com 1,3 m e 9,29 s remobilizou em mdia at a profundidade de 20 m,

atingindo 22m. A onda de sul com 1,76 m e 9.44 s remobilizou em mdia at a

profundidade de 25 m, chegando at 37 m. A onda de sul com 2,24 m e 9,66 s

remobilizou em mdia at a profundidade de 32 m, atingindo 42 m. A onda de

sul com 2,73 m e 10,15 s remobilizou em mdia at 39 m de profundidade e

alcanou 55 m. A onda com maior altura significativa de 5,51 m e perodo de

10,97 s remobilizou em mdia at 61 m profundidade e chegou at 64 m de

profundidade.

42

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000E1.27m6.96s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000E1.73m7.29s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000E2.21m7.53s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000SE1.28m8.13s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000SE1.74m8.39s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000S1.3m9.29

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000S1.76m9.44s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000S2.24m9.66s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000S2.73m10.15s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000HSmax5.51m10.97s

Figura 25: Resultados da rea de remobilizao de sedimentos para as ondas de maior ocorrncia para o clima de ondas geral na Plataforma Continental do Estado de So Paulo.

43

O clima de ondas do vero, meses de dezembro a fevereiro, apresenta

as menores alturas e perodos relacionados comparados com as outras

estaes do ano. As ondas de nordeste so as menos energticas e ocorrem

com menor frequncia na regio, sendo mais observadas durante o vero.

Na figura 26 possvel observar que as ondas de nordeste com 1.26 m

de altura significativa e 6.34 s de perodo, remobilizam sedimentos com

dimetro mdio de 0,062 mm (areia muito fina) em mdia at 10 m de

profundidade, chegando a 19 m. As ondas nordeste com 1,74 m e 6,26 s

remobilizam em mdia at a profundidade de 15 m, chegando a 21 m. As

ondas de leste com 1,26 m e 6,66 s remobilizam em mdia at a profundidade

de 16 m, chegando a 22 m. As ondas de leste com 1,71 m e 6,85 s remobilizam

em mdia at a profundidade de 17 m, chegando a 27 m. As ondas de leste

com 2,18 m e 7,1 s remobilizam em mdia at a profundidade de 19 m,

chegando a 27 m. As ondas de sudeste com 1,27 m e 7,45 s remobilizam em

mdia at 18 m, chegando a 23 m. As ondas de sudeste com 1,72 m e 7,84 s

remobilizam em mdia at 22 m, chegando a 33 m. As ondas de sul com 1,28

m e 8,82 s remobilizam em mdia at 19 m, chegando a 28 m. As ondas de sul

com 1,75 m e 9,03 s remobilizam em mdia at 23 m, chegando a 38 m. As

ondas de sul com 2,23 m e 9,49 s remobilizam em mdia at a profundidade de

32 m, chegando a 40m. A onda de maior altura no vero com 4,19 m e 8,39 s

remobilizou em mdia at a profundidade de 35 m, chegando a 45 m.

44

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000NE1.26m6.34s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000NE1.74m6.26s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000E1.26m6.66s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000E1.71m6.85s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000SE1.27m7.45s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000SE1.72m7.84s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000S1.28m8.82s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000S1.75m9.03s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000S2.23m9.49s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000Smax4.19m8.39s

Figura 26: rea de remobilizao de sedimentos com 0,062 mm para as ondas de vero.

45

Durante o outono, entre maro e maio, o sedimento areia muito fina

com dimetro mdio de 0,062 mm, a onda de leste com 1,26 m de altura

significativa e 7,02 s de perodo, remobilizou em mdia at a profundidade de

15 m, atingindo 24 m. A onda de leste 1,72 m e 7,18 s remobilizou em mdia

at a profundidade de 18 m, chegando a 22 m. A onda de leste com 2,2 m e

7,34 s remobilizou em mdia at a profundidade de 20 m, atingindo 25 m. A

onda de sudeste com 1,27 m e 8,22 s remobilizou em mdia at a profundidade

de 20 m, chegando a 25 m. A onda de sudeste com 1,74 m e 8,64 s

remobilizou em mdia at a profundidade de 25 m, atingindo 28 m. A onda se

sul com 1,3 m e 9,31 s remobilizou em mdia at a profundidade de 21 m,

chegando a 24 m. A onda de sul com 2,72 m e 10,45 s remobilizou em mdia

at a profundidade de 40 m, chegando a 45 m. A onde de sudeste com maior

altura significativa de 4,94 m e 11,34 s de perodo, remobilizou em mdia at a

profundidade de 65 m e atingiu seu mximo a 68 m (Fig. 27).

46

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 E1.26m7.02s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 E1.72m7.18s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 E2.2m7.34s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 SE1.27m8.22s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 SE1.74m8.64s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 S1.3m9.81s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 S1.75m9.66s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 S2.25m10.05s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 S2.72m10.45s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 Hsemax4.94m11.34s

Figura 27: rea de remobilizao de sedimentos das ondas com maior ocorrncia durante o outono.

47

As ondas de inverno, meses de junho a agosto, so as que apresentam

maiores alturas significativas, com maior frequncia das ondas de sul e leste.

As ondas de leste com altura significativa de 1,27 m e perodo de 7,33

s, remobilizam em mdia areia muito fina com dimetro mdio de 0,062 mm at

a profundidade de 14 m, chegando a 30 m. As ondas de leste com 1,75 m e

7,94 s remobilizam em mdia at a profundidade de 20 m, chegando a 31 m.

As ondas de leste com 2,22 m e 7,9 s remobilizam em mdia at a

profundidade de 22 m, chegando a 33 m. As ondas de sudeste com 1,76 m e

9,04 s remobilizam em mdia at a profundidade de 26 m, chegando a 35 m.

As ondas de sudeste com 2,21 m e 9,1 s remobilizam em mdia at a

profundidade de 32 m, chegando a 40 m. As ondas de sul com 1,28 m e 9,43 s

remobilizam em mdia at a profundidade de 19 m, chegando a 30 m. As

ondas de sul com 1,75 m e 9,96 s remobilizam em mdia at a profundidade de

27 m, chegando a 33m. As ondas de sul com 2,25 m e 9,87 s remobilizam em

mdia at a profundidade de 32 m, chegando a 41 m. As ondas de sul com

2,74 m e 10,37 s remobilizam em mdia at a profundidade de 39 m, chegando

a 49 m. A onda de maior altura com 5,51 m e perodo de 10,97 s remobilizou

em mdia at a profundidade de 62 m, chegando a profundidade mxima de 64

m (Fig. 28).

48

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000E1.27m7.33s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000E1.75m7.94s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000E2.22m7.9s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000SE1.76m9.04s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000SE2.21m9.1s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000S1.28m9.43s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000S1.75m9.96s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000S2.25m9.87s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000S2.74m10.37s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000Smax5.51m10.97s

Figura 28: rea de remobilizao de sedimentos de 0,062 mm para ondas de inverno.

49

Na primavera, meses de setembro a novembro, a predominncia das

ondas de leste e sul, como no vero, apresentou maiores alturas e perodos

associados em comparao com o vero.

As ondas de nordeste com altura significativa de 1,73 m e perodo de

6,3 s, remobilizaram sedimentos de dimetro mdio 0,062 mm (areia muito

fina), em mdia at a profundidade de 10 m, chegando a 21 m. As ondas de

sudeste com 1,32 m e 7,78 s remobilizaram em mdia at a profundidade de

19 m, chegando a 23 m. as ondas de sudeste com 1,75 m e 8,16 s

remobilizaram em mdia at a profundidade de 23 m, chegando a 35 m. As

ondas de leste com 1,29 m e 7,07 s remobilizaram em mdia at a

profundidade de 16 m, chegando a 23 m. As ondas de leste com 1,74 m e 7,31

s remobilizaram em mdia at a profundidade de 19 m, chegando a 24 m. As

ondas de leste com 2,22 m e 7,51 s remobilizaram em mdia at a

profundidade de 21 m, chegando a 23 m. As ondas de sul com 1,34 m e 8,47 s

remobilizaram em mdia at a profundidade de 19 m, chegando a 22 m. As

ondas de sul com 1,78 m e 8,73 s remobilizaram em mdia at profundidade de

21 m, chegando a 24 m. As ondas de sul com 2,24 m e 9,14 s remobilizaram

em mdia at a profundidade de 28 m, chegando a 38 m. A onda de maior

altura com 4,4 m e perodo de 9,16 s remobilizou em mdia at a profundidade

de 41 m, chegando a 43 m (Fig. 29).

50

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 NE1.73m6.3s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 SE1.32m7.78s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 SE1.75m8.16s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 E1.29m7.07s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 E1.74m7.31s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 E2.22m7.51s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 S1.34m8.47s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 S1.78m8.73s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 S2.24m9.14s

200000 300000 400000 500000

7200000

7300000

7400000 Smax4.4m9.16s

Figura 29: rea de remobilizao de sedimentos de 0.062 mm das ondas de maior ocorrncia na primavera.

51

6.3.2 Probabilidade de remobilizao

Com os resultados da remobilizao para cada tipo de onda, foi

calculada a probabilidade de tempo que a velocidade orbital mxima junto ao

fundo supera a velocidade crtica de arrasto para cada tipo de sedimento.

Para um sedimento com 0,125 mm de dimetro mdio (areia fina), a

rea da plataforma que sofre ressuspenso devido ao da altura

significativa e perodo mdio chega a 40 m, sendo que a profundidade que est

sobre influncia dessas ondas em 50 % do tempo est prximo da costa com

profundidade mdia de 10 m (Fig. 30).

200000 300000 400000 500000 6000007100000

7200000

7300000

7400000 Probabilidade de Remobilizao

0.01

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Figura 30: Probabilidade que um sedimento de 0,125 mm (areia fina) sofre remobilizao com altura significativa e perodo mdio.

A figura 31 mostra a rea atingida pela ao da altura mxima e

perodo de pico, onde a profundidade limite que um gro de 0,125 mm

ressuspendido est um pouco acima de 60 m, chegando a 70 m.

52

200000 300000 400000 500000 6000007100000

7200000

7300000


0.01

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Figura 31: Probabilidade que um sedimento de 0,125 mm (areia fina) sofre remobilizao com altura mxima e perodo de pico.

Para um sedimento com 0,062 mm de dimetro mdio (areia muito

fina), a rea da plataforma que sofre ressuspenso devido ao da altura

significativa e perodo mdio chega a 45 m, sendo que a profundidade que est

sobre influncia dessas ondas em 50 % do tempo est prximo da costa com

profundidade mdia de 10 m (Fig. 32).

53

200000 300000 400000 500000 6000007100000

7200000

7300000


0.01

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Figura 32: Probabilidade que um sedimento de 0,062 mm (areia muito fina) sofre remobilizao com altura significativa e perodo mdio.



ressuspendido est um prximo isbata de 80 m.

200000 300000 400000 500000 6000007100000

7200000

7300000


0.01

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Figura 33: Probabilidade que um sedimento de 0,062 mm (areia muito fina) sofre remobilizao com altura mxima e perodo de pico.

54

Para um sedimento com 0,025 mm de dimetro mdio (silte), a rea da

plataforma que sofre ressuspenso devido ao da altura significativa e

perodo mdio chega na isbata de 60 m, sendo que a profundidade que est

sobre influncia dessas ondas em 50 % do tempo est prximo da isbata de

20 m (Fig. 34).

200000 300000 400000 500000 6000007100000

7200000

7300000


0.01

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Figura 34: Probabilidade que um sedimento de 0,025 mm (silte) sofre remobilizao com altura significativa e perodo mdio.



ressuspendido acima de 80 m, chegando a 90 m.

55

200000 300000 400000 500000 6000007100000

7200000

7300000


0.01

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Figura 35: Probabilidade que um sedimento de 0,025 mm (silte) sofre remobilizao com altura mxima e perodo de pico.

As figuras 36 e 37 mostram a porcentagem do tempo que a velocidade

orbital junto ao fundo ultrapassa a velocidade crtica de arrasto para os

sedimentos de tamanho 0,125 mm (areia fina), 0,062 mm (areia muito fina) e

0,025 mm (silte) em funo da profundidade, para altura significativa e perodo

mdio e para altura mxima e perodo de pico respectivamente.

56

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Profundidade

% t

emp

o d

e re

mo

bili

za

o

Hsig 0,125mmHsig 0,062mmHsig 0,025mm

Figura 36: Porcentagem de tempo que a velocidade orbital junto ao fundo excede a velocidade crtica de arrasto para sedimento com dimetro mdio de 0,125 mm, 0,062 mm e 0,025 mm, para

altura significativa e perodo mdio.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Profundidade

% t

emp

o d

e re

mo

bili

za

o

Hmax 0,125 mmHmax 0,062 mmHmax 0,025 mm

Figura 37: Porcentagem de tempo que a velocidade orbital junto ao fundo excede a velocidade crtica de arrasto para sedimento com dimetro mdio de 0,125 mm, 0,062 mm e 0,025 mm, para

altura mxima e perodo de pico.

57

7. Discusso

O clima de ondas foi caracterizado utilizando dados do modelo global

de ondas WAVEWATCH III (NCEP-NOOA). As ondas que atingem a

plataforma continental do estado de So Paulo esto bem divididas por sul e

leste com aproximadamente 45% cada, com um pequeno percentual a mais

das de sul, que apresentam maiores alturas e perodos.

Durante o vero e a primavera, h o domnio de ondas de leste que

possuem altura e perodo menores comparado s ondas de sul e sudeste. O

outono e inverno apresentaram maior ocorrncia das ondas de sul.

Mostrando a influncia das frentes frias, originadas da regio polar e

que atravessam a costa sul e sudeste brasileira, com maior intensidade durante

o outono e inverno (Gan, 1991).

Pianca et al. (2010), caracterizaram o clima de ondas de toda a costa

brasileira utilizando o mesmo modelo. Os resultados mostraram que a energia

das ondas maior na regio sul do Brasil e decresce em direo regio

norte, conforme as frentes frias perdem energia se propagando para o norte.

Por existir poucos dados de onda disponveis no Brasil, este tipo de

anlise de grande importncia podendo ser utilizado para diversas aplicaes

na rea da oceanografia.

Apesar do dado de onda retirado do modelo estar prxima a quebra da

plataforma continental, este foi inserido em uma nica borda que se estende

desde o estado de Santa Catarina at Rio de Janeiro.

O estabelecimento da rea batimtrica do modelo uma das etapas

mais importantes para o processo de modelagem, uma vez que, a qualidade

dos resultados ser diretamente relacionada com a qualidade e resoluo da

58

batimetria utilizada no modelo (Siegle et al., 2003).

Os pontos batimtricos coletados em cruzeiros oceanogrficos cobrem

grande parte da plataforma continental do estado de So Paulo, porm

apresentaram grandes reas com falta de dados na regio sul do estado e

quebra da plataforma. Para solucionar este problema foram utilizado os dados

do ETOPO2, que tem uma resoluo de dois minutos, aproximadamente 3,6

km. Assim foi aumentado o domnio e deixou a rea de interesse longe das

bordas do modelo.

O modelo MIKE 21 possui uma malha triangular flexvel que permite o

refinamento de uma rea de maior interesse, deixando reas ao redor com

menor resoluo. Assim diminui o tempo de simulao e otimiza a capacidade

computacional.

As simulaes mostraram que, com uma plataforma continental

extensa, com cerca de 180 km de distncia da costa, e com a quebra da

plataforma a 200 m de profundidade, as ondas sofrem grande transformao

ao se propagarem sobre ela. Devido sua orientao sudoeste-nordeste, as

ondas de sudeste quase no sofrem o efeito da refrao, diferentemente das

ondas de sul e leste onde observa-se a mudana de sua direo ou se

aproximarem da costa. As ondas de nordeste

Mapas das reas de remobilizao de sedimentos foram feitos para as

onda com frequncias acima de 3 %, mostrando a profundidade mxima que

cada uma consegue atuar sobre o sedimento de 0,062 mm (areia muito fina). E

assim foi feito tanto para o clima de ondas geral como para cada estao do

ano. Mostrando que as ondas que mais influenciam na mobilidade sedimentar

da regio so as de sul, seguidos pelas de sudeste.

59

Mapas da probabilidade do sedimento sendo remobilizado pelas ondas

na plataforma continental de estado de So Paulo foram feitos adaptando o

mtodo de Poter-Smith et al. (2004). Mostram que as alturas mximas e

perodo de pico apresentam um potencial de ressuspenso do sedimento

atravs da plataforma continental at a profundidade de 80 m, e que as alturas

significativas e perodo mdio influenciam mais a regio mais interna da

plataforma com profundidade de 50 m.

Griffin et al. (2008) aplicaram esta metodologia para a plataforma de

New South Wales, Austrlia. As alturas significativas e perodos mdios

remobilizaram sedimentos com dimetro mdio de 0,062 mm at uma

profundidade de 90 m, apresentando na isbata de 30 m, 30 % do tempo onde

a velocidade orbital junto ao fundo excede a velocidade crtica de arrasto.

Este trabalho mostra que a altura significativa e perodo mdio

remobilizou o mesmo sedimento at a profundidade de 50 m e que na isbata

de 30 m, apenas 4 % do tempo a velocidade orbital junto ao fundo excede a

velocidade crtica de arrasto.

A expressiva diferena pode ser explicada pela morfologia das duas

plataformas. A plataforma continental de New South Wales apresenta uma

extenso variando de 20 a 50 km e a quebra da plataforma possui uma

profundidade de 150 m.

Campos e Dominguez (2010) obtiveram valores de 45 a 60 m de

profundidade para os limites de remobilizao de sedimento na costa norte do

estado da Bahia. Porm a plataforma continental e o clima de ondas

apresentam profundas diferenas entre as duas reas.

Os resultados para cada tipo de gro mostram que alturas significativas

60

e perodos mdios podem regularmente ressuspendem areia muito fina at a

profundidade de 40 m e que as alturas mximas e perodos de pico podem

ocasionalmente remobilizar sedimentos areia muito fina at a profundidade de

60 m.

O balano sedimentar na plataforma dependente do aporte de

sedimentos originados de rios ou vindos de plataformas adjacentes. O estado

de So Paulo no apresenta nenhum grande rio, com descarga fluvial

considervel. Porm possui uma serra prxima costa, a Serra do Mar, onde

ocorre o maior ndice de pluviosidade do pas.

Prximo costa, onde ocorre a zona de surfe, a ao das ondas

intensa. Neste ambiente, as ondas realizam transporte de massa e geram

correntes paralelas e transversais a linha de costa, deriva litornea, costa

adentro, costa a fora, espraiamento, corrente de retorno. E ainda h a presena

de desembocaduras, onde a gua fluvial transporta sedimentos.

No norte do estado de So Paulo, a Serra do Mar est bem prxima ao

litoral, caracterizada por uma costa sinuosa, com relevo irregular e ilhas,

apresentando baas e enseadas. Na poro sul a Serra do Mar est mais

distante do litoral e apresenta praias maiores e mais retilneas, com a presena

de dois grandes esturios, o complexo estuarino-lagunar de Canania-Iguape e

o esturio de Santos. Tanto as baas e enseadas quanto os esturios so

grandes retentores de sedimentos provindos desta grande serra que sofre

grande intemperismo e eroso.

Durante o vero o volume de chuvas mais intenso, juntamente com

os maiores ocorrncias de ventos de nordeste e leste. Isso faz com que a gua

Costeira (AC) atinja maiores distncias com relao costa e,

61

consequentemente, transporte sedimentos em suspenso sobre a plataforma.

Simultaneamente ocorre prximo ao leito marinho a penetrao da gua

Central do Atlntico Sul (ACAS) em direo costa, que ao recuar pode ajudar

no transporte de sedimentos na plataforma continental mdia.

Furtado e Mahiques (1990) aplicando tcnicas de anlise de superfcie

de tendncia em dados sedimentolgicos e associando-os a informaes sobre

a circulao da rea, concluem que o fundo constitudo por areias finas e

muito finas, com caractersticas de sedimentos palimpsestos. A contribuio

continental atual restrita s proximidades das fontes costeiras nas enseadas

e o material peltico, embora retido predominantemente nas enseadas, pode

atingir a plataforma na altura da isbata de 50 m, pela sada de guas costeiras

durante o vero, essa hiptese associa-se ao mecanismo de entrada da ACAS,

na plataforma continental interna de So Paulo. Durante os meses de

primavera e vero, essa massa dgua, mais fria, penetra pelo fundo, atingindo

regies mais rasas. Essa ingresso ocasiona a sada da AC em superfcie

(Castro Filho et al., 1987), que se propaga para alm da isbata de 50 metros.

Durante esses perodos, que so coincidentes com os maiores ndices de

pluviosidade na rea e, consequentemente, com o maior aporte de pelitos para

a plataforma interna, pode ocorrer o transporte de finos para reas mais

profundas.

As correntes ocenicas podem influenciar no transporte de sedimentos,

principalmente em reas onde a ao das ondas no est presente. A Corrente

do Brasil no chega a atingir as plataformas mdia e interna do estado de So

Paulo, porm a ocorrncia de vrtices sobre a plataforma continental externa

pode mobilizar sedimentos desta e do talude continental.

62

A mar na regio classificada como micro mar, onde a variao da

altura menor que 2 metros, podendo ser amplificada por eventos climticos

que causam mar meteorolgica, quando h empilhamento de gua na costa

devido a ao dos ventos. Dessa forma, a ao da mar fica restrita s

proximidades da desembocadura causando pouca interferncia na plataforma

continental.

No oceano Atlntico Sul, no h a ocorrncia de eventos extremos,

como furaces e tsunamis, que so causadores de grande mobilidade

sedimentar em sua passagem sobre uma plataforma continental.

8. Concluses

Utilizando os dados do WAVEWATCH III, foi possvel caracterizar o

clima de ondas da regio, que apresentou predominncia das ondas de sul

com 36,5% e de leste com 34,1%, e alturas entre 1 e 2 metros com 58% do

total. O trabalho estatstico permitiu quantificar e selecionar as alturas

significativa e mxima com seus respectivos perodos mdio e de pico, que

forma utilizados como entrada no modelo numrico.

O modelo numrico MIKE 21, simulou as transformaes das ondas

sobre a plataforma continental, mostrando que as ondas de sul sofre maior

refrao na poro sul do estado e as ondas de leste na poro norte, e as

ondas de sudeste quase no mudam de direo ao se propagarem pela

plataforma continental. Tambm permitiu, com os resultados de sada, que

toda a rea de estudo apresentasse dados relevantes para o clculo do

comprimento de onda e consequentemente da velocidade orbital mxima junto

63

ao fundo e velocidade crtica de arrasto.

O mtodo de Pottter-Smith et al. (2004) foi aplicado mostrando a rea

de influncia da ao das ondas sobre a plataforma continental do estado de

So Paulo. A altura significativa e perodo mdio chegam a remobilizar areia

fina at 40 m, areia muito fina at 45 m e silte at 60 m de profundidade. Altura

mxima e perodo de pico, remobilizam areia fina at 60 m, areia muito fina at

80 m e silte at 90m de profundidade. Os resultados obtidos so de grande

importncia para o entendimento da mobilidade sedimentar deste ambiente.

A falta de dados oceanogrficos e meteorolgicos disponveis da

plataforma continental do estado de So Paulo, como onda, correntes

superficiais, da coluna dgua e de fundo, e vento, impossibilitam a validao

da modelagem e dos resultados obtidos na remobilizao.

A modelagem numrica de grande valor para o entendimento dos

processos que atuam neste ambiente. Neste trabalho foi possvel isolar

algumas das variveis que influenciam a mobilidade sedimentar da plataforma

continental do estado de So Paulo.

O presente trabalho de grande valor para entender a influncia da

ao das ondas na plataforma continental do estado de So Paulo.

9. Referncias bibliogrficas

Abbott, M.B., & Larsen, J. 1985. Modelling circulations in depth-integrated

flows. Journal of Hydraulic Research, 23, 309-326.

Abbott, M.B., McCowan, A.D., & Warren, UI.R. 1988. Numerical modelling od

free-surface flows that are two-dimensional in plan. In: H.B. Fisher (Ed.).

64

Transport Models for Inland and Costal Waters. Academic Press, 222-283p.

Alves, E. C.; Ponzi, V. R. A. 1984. Caractersticas morfolgico-sedimentares da

plataforma continental e talude superior da margem continental sudeste do

Brasil.

Documents

Mobilidade sedimentar na plataforma continental SP (com capa)