Modelaçao do Emissariomaretec.mohid.com/projects/FozdoArelho/Relatorios... · Sul-Norte) e direcção do vento, foi adquirida a partir da estação de Ferrel (zona da Praia d’El

Programa de Monitorização da Lagoa de Óbidos e do Emissário Submarino da Foz do Arelho

CARACTERIZAÇÃO DA SITUAÇÃO DE REFERÊNCIA DA FUTURA ZONA DE DESCARGA DO EMISSÁRIO SUBMARINO

DA FOZ DO ARELHO: MODELAÇÃO DA DISPERSÃO DA PLUMA NO MEIO RECEPTOR

INDÍCE 1. INTRODUÇÃO.................................................................................................................................1 2. CARACTERIZAÇÃO DO MEIO RECEPTOR ........................................................................2

2.1. DESCRIÇÃO DOS DADOS ANALISADOS ........................................................................2 2.2. ANÁLISE DOS DADOS METEOROLÓGICOS ...................................................................3 2.3. CARACTERIZAÇÂO DAS PRINCIPAIS AFLUÊNCIAS NA LAGOA DE ÒBIDOS......6 2.4. CARACTERIZAÇÃO DAS CORRENTES DO MEIO RECEPTOR ..................................10 2.5. CARACTERIZAÇÂO DO MEIO RECEPTOR .....................................................................15 2.6. ÍNDICE DE UPWELLING .............................................................................................................17

3. MODELO CONCEPTUAL ...........................................................................................................20 4. DISPERSÃO NO CAMPO PRÓXIMO E CAMPO AFASTADO....................................21

4.1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................21 4.2. IMPLEMENTAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO ...................................................21 4.3. VALIDAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO ..............................................................26 4.4. DISPERSÃO DA PLUMA.......................................................................................................31

4.4.1. Cenários Simulados........................................................................................................31 5. CONCLUSÕES ...............................................................................................................................34

INDÍCE DE FIGURAS

FIGURA 1- FREQUÊNCIA ANUAL (A) E INTENSIDADE MÉDIA ANUAL (B) DO VENTO POR RUMO (º DO NORTE) PARA O PERÍODO DE 14 DE NOVEMBRO A 6 DE JUNHO DE 2001 (FONTE: ESTAÇÃO DE FERREL).......3

FIGURA 2- FREQUÊNCIA DO VENTO POR RUMO (º DO NORTE) PARA UMA ÉPOCA DE INVERNO (A) E PRIMAVERA (B) (FONTE: ESTAÇÃO DE FERREL)....................................................................................4

FIGURA 3- INTENSIDADE MÉDIA DO VENTO PARA UMA ÉPOCA DE INVERNO (A) E PRIMAVERA (B) (FONTE: ESTAÇÃO DE FERREL)............................................................................................................................4

FIGURA 4 - EVOLUÇÃO DO VALOR DAS COMPONENTES OESTE-ESTE E SUL-NORTE PARA O PERÍODO DE 2000 OBTIDA DAS MEDIÇÕES EFECTUADAS NA ESTAÇÃO DE FERREL..................................................5

FIGURA 5 - EVOLUÇÃO DA TEMPERATURA DO AR NO PERÍODO DE 14 DE NOVEMBRO A 31 DE DEZEMBRO DE 2000 OBTIDA NA ESTAÇÃO DE FERREL. ..........................................................................................5

FIGURA 6 - IDENTIFICAÇÃO DAS SUB-BACIAS HIDROGRÁFICAS DRENANTES PARA A LAGOA DE ÓBIDOS E DAS ESTAÇÕES DE MONITORIZAÇÃO DO INAG PARA O RIO DA CAL (CÓDIGO 17B/03) E CONFLUÊNCIA DO RIO ARNÓIA E REAL (CÓDIGO 17B/02). ..................................................................6

FIGURA 7 – PRECIPITAÇÃO MÉDIA DIÁRIA MEDIDA NA ESTAÇÃO DE ÓBIDOS (17C/07).................................7 FIGURA 8 – CAUDAL MÉDIO MENSAL DOS PRINCIPAIS AFLUENTES (RIO ARNÓIA E CAL), CALCULADO COM

BASE NA PRECIPITAÇÃO MEDIDA NA ESTAÇÃO DE ÓBIDOS E COM BASE NA ÁREA DA RESPECTIVA SUB-BACIA. .............................................................................................................................................8

FIGURA 9 -VARIAÇÃO SAZONAL DO CAUDAL DO RIO DA ARNÓIA USADO NAS SIMULAÇÕES DO MODELO MOHID PARA O ANO HIDROLÓGICO DE 2000/2001. ............................................................................9

FIGURA 10 -VARIAÇÃO SAZONAL DO CAUDAL DO RIO DA CAL USADO NAS SIMULAÇÕES DO MODELO MOHID PARA O ANO HIDROLÓGICO DE 2000/2001. ............................................................................9

FIGURA 11 - MÓDULO E DIRECÇÃO DA VELOCIDADE DE CORRENTE MEDIDA NA ESTAÇÃO LITORAL DE OBSERVAÇÃO Á SUPERFÍCIE (~3M) A 12 E 20 M, PARA O PERÍODO DE 1 DE NOVEMBRO A 27 DE DEZEMBRO DE 2000. O EIXO VERTICAL DÁ O VALOR DA INTENSIDADE DA CORRENTE, E A DIRECÇÃO Á DADA PELA INCLINAÇÃO DOS SEGMENTOS. OS VALORES DE CORRENTE APRESENTADOS, REPRESENTAM OS VALORES FILTRADOS PARA REMOÇÃO DO SINAL COM UM PERÍODO INFERIOR A 30H.......................................................................................................................................................12

FIGURA 12 - MÓDULO E DIRECÇÃO DA VELOCIDADE DE CORRENTE MEDIDA NA ESTAÇÃO LITORAL DE OBSERVAÇÃO Á SUPERFÍCIE (~3M) A 12 E 20 M, PARA O PERÍODO DE 28 DE ABRIL A 6 DE JUNHO DE 2001. O EIXO VERTICAL DÁ O VALOR DA INTENSIDADE DA CORRENTE, E A DIRECÇÃO Á DADA PELA INCLINAÇÃO DOS SEGMENTOS. OS VALORES DE CORRENTE APRESENTADOS, REPRESENTAM OS VALORES FILTRADOS PARA REMOÇÃO DO SINAL COM UM PERÍODO INFERIOR A 30H.........................13

FIGURA 13 -EVOLUÇÃO DO VALOR DA COMPONENTE SUL-NORTE DO VENTO (A) E DA CORRENTE (B) PARA O PERÍODO DE 14 DE NOVEMBRO A 31 DE DEZEMBRO DE 2000, COMPONENTE SUL-NORTE DA CORRENTE (C); CORRENTE EM FUNÇÃO DO VENTO PARA A COMPONENTE SUL-NORTE....................14

FIGURA 14- LOCALIZAÇÃO DAS ESTAÇÕES DE AMOSTRAGEM. ....................................................................15 FIGURA 15- PERFIS VERTICAIS DE AMÓNIA, CLOROFILA A, SALINIDADE E OXIGÉNIO DISSOLVIDO...............16 FIGURA 16- ÍNDICE DE UPWELLING PARA A ZONA COSTEIRA DE ÓBIDOS (LAT: 39.4478), MÓDULO E

DIRECÇÃO DO VENTO E IMAGENS DE SATÉLITE DE TEMPERATURA À SUPERFÍCIE E CLOROFILA A. ....19 FIGURA 17 - BATIMETRIA DO MODELO DE MAIOR RESOLUÇÃO NÍVEL 1. O QUADRADO A TRACEJADO

REPRESENTA O DOMÍNIO DO NÍVEL 2...................................................................................................22 FIGURA 18 - BATIMETRIA DOSUB- MODELO NÍVEL 2. O QUADRADO A TRACEJADO REPRESENTA O DOMÍNIO

DO NÍVEL 3. O NÍVEL 3 ABRANGE A ZONA COSTEIRA DA FOZ DO ARELHO E A LAGOA DE ÓBIDOS. ...23 FIGURA 19 - BATIMETRIA DO SUB- MODELO NÍVEL 3. O QUADRADO A TRACEJADO REPRESENTA O DOMÍNIO

DO NÍVEL 4. O NÍVEL 4 ABRANGE A ZONA DE DESCARGA DO EMISSÁRIO SUBMARINO DA FOZ DO ARELHO. A VERDE ESTÃO MARCADAS AS SECÇÕES DE CORRENTES TRAÇADAS PELO IH E A OS PONTOS BRANCOS REPRESENTAM A LOCALIZAÇÃO DOS MARÉGRAFOS. ............................................24

FIGURA 20 - BATIMETRIA DO SUB- MODELO NÍVEL 4. MODELO TRIDIMENSIONAL COM UMA RESOLUÇÃO VERTICAL DE 10 CAMADAS CARTESIANAS. ..........................................................................................25

FIGURA 21 – DISCRETRIZAÇÃO VERTICAL DO SUB MODELO NÍVEL 4. ..........................................................25 FIGURA 22 – COMPARAÇÃO DO NÍVEL OBTIDO A PARTIR DE COMPONENTES DE MARÉ COM OS

RESULTADOS DO MODELO (NÍVEL 1) PARA A ZONA DE ESTUDO. .........................................................26

FIGURA 23 – COMPARAÇÃO DO NÍVEL OBTIDO A PARTIR DE COMPONENTES DE MARÉ COM OS RESULTADOS DO MODELO (NÍVEL 1) PARA A ZONA DE CASCAIS.........................................................26

FIGURA 24 – COMPARAÇÃO DO NÍVEL MEDIDO PELO IH COM OS RESULTADOS DO MODELO (NÍVEL 3) PARA O MARÉGRAFO DO CAIS DA FOZ DO ARELHO (M1).............................................................................27

FIGURA 25 – COMPARAÇÃO DO NÍVEL MEDIDO PELO IH COM OS RESULTADOS DO MODELO (NÍVEL 3) PARA O MARÉGRAFO DO BRAÇO DA BARROSA (M2)....................................................................................28

FIGURA 26 – COMPARAÇÃO DO NÍVEL MEDIDO PELO IH COM OS RESULTADOS DO MODELO (NÍVEL 3) PARA O MARÉGRAFO DO BICO DOS CORVOS (M3).......................................................................................28

FIGURA 27 – COMPARAÇÃO DAS CORRENTES MEDIDAS PELO IH COM OS RESULTADOS DO MODELO (NÍVEL 3) PARA A SECÇÃO DA BARRA (S1). ....................................................................................................29

FIGURA 28 – COMPARAÇÃO DAS CORRENTES MEDIDAS PELO IH COM OS RESULTADOS DO MODELO (NÍVEL 3) PARA A SECÇÃO DO CAIS DA FOZ DO ARELHO (S2). ......................................................................29

FIGURA 29 – COMPARAÇÃO DAS CORRENTES MEDIDAS PELO IH COM OS RESULTADOS DO MODELO (NÍVEL 3) PARA A SECÇÃO DO TOPO DO CANAL (S3). .....................................................................................30

FIGURA 30 – COMPARAÇÃO DA COMPONENTE SUL-NORTE DAS CORRENTES MEDIDAS E SIMULADAS NA ESTAÇÃO DO IH A 4M DE PROFUNDIDADE. A TRACEJADO É TAMBÉM APRESENTADA A COMPONENTE SUL-NORTE DA VELOCIDADE DO VENTO. ............................................................................................31

FIGURA 31 – DISPERSÃO DA PLUMA CONSIDERANDO UM VENTO DE NORTE. .............................................33 FIGURA 32 – DISPERSÃO DA PLUMA CONSIDERANDO UM VENTO DE SUL. ...................................................33

INDÍCE DE TABELAS

TABELA 1 - CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS AFLUENTES DA LAGOA DE ÓBIDOS (ADAPTADO DE VÃO,

1991). ....................................................................................................................................................6 TABELA 2 – VALORES CARACTERÍSTICOS DE CAUDAL MÉDIO ANUAL (M3/S), (VÃO, 1991). .........................7 TABELA 3 - VALORES DE CAUDAIS ESTIMADOS COM BASE NA PRECIPITAÇÃO PARA OS ANOS DE

2000/2001, 2001/2002 E 2002/2003 (M3/S), (VÃO, 1991)................................................................8

MMOODDEELLAAÇÇÃÃOO DDAA DDIISSPPEERRSSÃÃOO DDAA PPLLUUMMAA DDOO EEMMIISSSSÁÁRRIIOO DDAA FFOOZZ DDOO AARREELLHHOO

Pag. 1

1. INTRODUÇÃO

Neste relatório é apresentado o estudo das características hidrodinâmicas e de dispersão da

pluma na extensão da costa compreendida entre a enseada da Nazaré (a Norte) e a península

de Peniche (a Sul), situando-se a posição do exutor submarino da Foz do Arelho a cerca de 22.5

km do limite Norte e de 13.5 km do limite Sul desse troço da Costa. Este trabalho foi realizado no

âmbito dum programa de monitorização financiado pelas Águas do Oeste (AdO). O trabalho teve

duas componentes principais:

• Descrição do padrão de circulação da zona costeira adjacente à Lagoa de Óbidos com

base em dados de correntes (fornecidos pelo Instituto Hidrográfico, IH). Estes dados

foram correlacionados com dados atmosféricos para o mesmo período (fornecidos

também pelo IH). Foram também analisadas as afluências de água doce na bacia

hidrográfica da Lagoa de Óbidos, com base nos dados de caudal das descargas dos Rio

Arnóia e Rio da Cal (www.snirgh.inag.pt). Foram ainda usadas imagens de satélite de

temperatura e clorofila à superfície na região de estudo. Apresenta-se também uma

análise dos dados durante as campanhas de monitorização.

• Modelação matemática da hidrodinâmica e da dispersão da pluma, que deverá ser

rejeitada no mar através de um emissário submarino cujo caudal será 0.38 m3/s.

Numa primeira fase caracterizaram-se as correntes que se estabelecem na zona, com os dados

de medidas fornecidos pelo IH. Estes dados foram por sua vez utilizados na validação do modelo

hidrodinâmico. Foi ainda feita uma análise aos dados obtidos nas campanhas efectuadas ao

longo da monitorização do projecto, e imagens de satélite de temperatura e clorofila a, para os

períodos de campanha.

Numa segunda fase procedeu-se ao trabalho de modelação que teve como principais objectivos

dar continuidade às medidas, que têm sempre um carácter discreto, e quantificar o impacte da

pluma do emissário sobre o meio receptor. Na modelação dos processos hidrodinâmicos optou-

se por uma abordagem de modelos encaixados que permite simular processos com escalas das

centenas de quilómetros (ex: maré) juntamente com processos com escalas das centenas de

metros (ex: pluma da Lagoa de Óbidos). Simulou-se a dispersão da pluma de forma integrada no

campo próximo e no campo afastado, acoplando ao modelo hidrodinâmico 3D a um modelo

lagrangeano de dispersão. Este modelo de dispersão incorpora um modelo integral de jactos

com impulsão para simular a diluição inicial. Esta segunda fase teve por objectivo verificar se a

pluma é transportada para a praia da Foz do Arelho, em condições de vento desfavorável.


Pag. 2

2. CARACTERIZAÇÃO DO MEIO RECEPTOR

Neste capítulo apresenta-se uma caracterização da situação de referência das propriedades

físicas do meio receptor. Numa primeira fase é feita uma descrição dos dados analisados. Em

seguida apresenta-se uma análise de dados meteorológicos, hidrológicos e oceanográficos

obtidos na zona da Foz do Arelho, referentes ao período de 14 de Novembro de 2000 a 6 de

Junho de 2001. Os dados de salinidade, nutrientes (azoto amoniacal e nitrato) e clorofila a

apresentados correspondem aos dados de campo obtidos na monitorização do projecto. A

temperatura foi analisada através de imagens de satélite referentes aos períodos de campanha.

2.1. DESCRIÇÃO DOS DADOS ANALISADOS

A informação utilizada neste trabalho, advém do projecto MAMBO, o qual teve como principal

objectivo a monitorização ambiental da Lagoa de Óbidos. Este projecto foi solicitado pelo

Instituto da Água (INAG) ao Instituto Hidrográfico (IH), no sentido de ser efectuada uma

monitorização ambiental da Lagoa de Óbidos durante um período de 8 meses, com início a 24

de Outubro de 2000.

A informação meteorológica de temperatura, velocidade do vento (componentes Oeste-Este e

Sul-Norte) e direcção do vento, foi adquirida a partir da estação de Ferrel (zona da Praia d’El

Rei). Os dados têm uma frequência horária.

A informação oceanográfica compreende medições efectuadas através de uma estação litoral de

observação montada no fundo do mar, entre as batimétricas dos 20 e 30 metros (referidas ao

ZH). Os valores disponíveis foram medidos para um período contínuo desde 14 de Novembro de

2000 a 6 de Junho de 2001. A amostragem foi feita de 10 em 10 minutos e a várias

profundidades. No interior da Lagoa de Óbidos foram efectuadas medições de níveis e correntes

em 3 marégrafos.

No projecto realizado pelo IH, não foram efectuadas medições de temperaturas e salinidades.

Assim, procedeu-se á análise de imagens de satélite da NASA de temperatura á superfície e

clorofila a, para o dia 12 de Outubro de 2004, 1 e 4 de Março de 2005.

Foram ainda analisadas as descargas de água doce adjacentes á bacia hidrográfica da Lagoa de

Óbidos. Os dados para caracterizar as descargas dos principais afluentes à lagoa, Rio Arnóia e

Rio da Cal, foram obtidos com base no Sistema Nacional de Informação de Recursos Hídricos

(SNIRH) do INAG (http://snirh.inag.pt).


Pag. 3

2.2. ANÁLISE DOS DADOS METEOROLÓGICOS

A análise dos dados meteorológicos provenientes da estação de Ferrel, para o período de 14 de

Novembro de 2000 a 6 de Junho de 2001 (Figura 1), permite verificar a existência de uma

intensidade média anual do vento de 6 m/s, e direcção de maior frequência do quadrante Sul

(cerca de 25% dos valores) e Norte (cerca de 20%). Para perceber o padrão de variação dos

ventos, fez-se ainda uma análise sazonal do período apresentado, apresentando-se assim a

intensidade e frequência do vento para uma época de Inverno e Primavera. A Figura 2,

representa a frequência média do vento por rumo (º do Norte), para a época de Inverno (a) e

Primavera (b). No Inverno o rumo mais frequente é do quadrante Norte (cerca de 20%) e na

Primavera do quadrante Sul (cerca de 40%). Em relação á intensidade (Figura 3) verifica-se que

as maiores intensidades estão associadas aos rumos mais frequentes.

Frequência anual do vento por rumo (º N) Estação de Ferrel

0%

5%

10%

15%

20%

25%0

45

90

135

180

225

270

315

14 Nov 2000 a 6 Jun 2001

(a)

Intensidade média anual do vento (m/s) por rumo (º N) Estação de Ferrel

0

2

4

6

80

45

90

135

180

225

270

315

14 Nov 2000 a 6 Jun 2001

(b)

Figura 1- Frequência anual (a) e intensidade média anual (b) do vento por rumo (º do Norte) para o período de 14 de Novembro a 6 de Junho de 2001 (fonte: estação de Ferrel).


Pag. 4

Frequência do vento por rumo (º N) Estação de Ferrel

0%

5%

10%

15%

20%

25%0

45

90

135

180

225

270

315

Inv erno

(a)

Frequência do vento por rumo (º N) Estação de Ferrel

0%

10%

20%

30%

40%0

45

90

135

180

225

270

315

Primav era

(b)

Figura 2- Frequência do vento por rumo (º do Norte) para uma época de Inverno (a) e Primavera (b) (fonte: estação de Ferrel).

Intensidade média do vento (m/s) por rumo (º N) Estação de Ferrel

0

2

4

6

8

100

45

90

135

180

225

270

315

Inv erno

(a)

Intensidade média do vento (m/s) por rumo (º N) Estação de Ferrel

0

2

4

6

80

45

90

135

180

225

270

315

Primav era

(b)

Figura 3- Intensidade média do vento para uma época de Inverno (a) e Primavera (b) (fonte: estação de Ferrel).

Na Figura 4 é apresentada a evolução temporal do valor das componentes Oeste-Este e Sul-

Norte do vento, para os períodos referido anteriormente. O período de 2000, abrange o início de

Inverno, verificando-se que os valores máximos são na ordem dos 15 m/s. O período de 2001

abrange o final de Inverno e Primavera. Na Primavera os valores atingem no máximo cerca de 8

m/s.


Pag. 5

Velocidade do Vento para o Período de 14 de Nov de 2000 a 6 de Junho de 2001- Estação de Ferrel-

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

14-11-00 0:00

29-11-00 0:00

14-12-00 0:00

29-12-00 0:00

13-1-010:00

28-1-010:00

12-2-010:00

27-2-010:00

14-3-010:00

29-3-010:00

13-4-010:00

28-4-010:00

13-5-010:00

28-5-010:00

12-6-010:00

Data

Unid

ades

(m/s)

Vento Oeste-Este Vento Sul-Norte

Figura 4 - Evolução do valor das componentes Oeste-Este e Sul-Norte para o período de 2000 obtida das medições efectuadas na estação de Ferrel.

A análise dos valores de temperatura obtidos na estação de Ferrel para o período de 14 de

Novembro de 2000 a 6 de Junho de 2001 (Figura 5), permite identificar um valor médio anual de

cerca de 14º C, com o valor máximo a situar-se nos 20ºC e o valor mínimo a rondar os 5º C.

Temperatura do Ar para o Período de 14 de Nov de 2000 a 6 de Junho de 2001 - Estação de Ferrel-

0

5

10

15

20

25

14-11-00 0:00

29-11-00 0:00

14-12-00 0:00

29-12-00 0:00

13-1-010:00

28-1-010:00

12-2-010:00

27-2-010:00

14-3-010:00

29-3-010:00

13-4-010:00

28-4-010:00

13-5-010:00

28-5-010:00

12-6-010:00

Data

Unid

ades

(ºC)

Figura 5 - Evolução da temperatura do ar no período de 14 de Novembro a 31 de Dezembro de 2000 obtida na estação de Ferrel.


Pag. 6

2.3. CARACTERIZAÇÂO DAS PRINCIPAIS AFLUÊNCIAS NA LAGOA DE ÒBIDOS

Os principais afluentes à lagoa, com uma área de drenagem igual a 440 Km2 e com um

perímetro de 109 km, são o Rio da Cal (Braço da Barrosa), Rio Arnóia, Vala do Ameal (Braço de

Bom Sucesso), Ribeira das Ferrarias (Poço das Ferrarias) e a linha de água que desagua na Foz

do Arelho. A Tabela 1 apresenta as características dos principais afluentes. O Rio da Cal conflui

no Braço da Barrosa. Por sua vez o Rio Arnóia recebe o Rio Real a cerca de 2 Km a montante

da Lagoa de Óbidos. A Vala do Ameal conflui no Braço do Bom Sucesso. A Figura 6, mostra as

principais sub-bacias drenantes para a Lagoa de Óbidos.

Tabela 1 - Características dos principais afluentes da Lagoa de Óbidos (Adaptado de VÃO, 1991). Área de bacia

Linha de água (Km2) %

Comprimento (Km)

Rio da Cal Rio Arnóia Rio Real Vala do Ameal

20.6 127.6 246.9 21.6

4.9 30.6 59.2 5.2

8.8 30.1 30.0 4.5

Figura 6 - Identificação das sub-bacias hidrográficas drenantes para a Lagoa de Óbidos e das estações de monitorização do INAG para o Rio da Cal (Código 17B/03) e confluência do Rio Arnóia e Real (Código 17B/02).


Pag. 7

Os Rios Real, Arnóia e Cal só apresentam caudais significativos no Inverno, chegando a registar

cheias em anos de maior pluviosidade. Nos meses estivais, em regra, a grande maioria das

linhas de água seca e o caudal das restantes é quase exclusivamente constituído por águas

residuais. Na Tabela 2 apresentam-se os valores característicos de escoamentos anuais

referentes a diferentes tipos de ano hidrológico para os cursos de água referidos.

Tabela 2 – Valores característicos de caudal médio anual (m3/s), (VÃO, 1991).

Bacia Hidrográfica Muito Seco Seco Médio Húmido Muito Húmido

Rio Cal 0.005 0.072 0.143 0.215 0.282 Rio Arnóia e Rio Real 0.244 1.562 2.945 4.327 5.646

Vala do Ameal 0.000 0.036 0.079 0.124 0.166

A rede hidrométrica é responsável pela medição dos caudais na bacia da lagoa, não tendo, no

entanto, dados disponíveis. Na ausência de valores de caudal, recorreu-se a uma relação entre a

precipitação média e área da bacia drenante, considerando um runoff de 33%. A precipitação foi

medida na estação de Óbidos (17C/07), cuja localização se encontra na Figura 6. Na Figura 7

encontra-se representado a variação sazonal e interanual da precipitação medida na estação de

Óbidos. Da análise desta figura verifica-se que os maiores valores de precipitação ocorrem na época

de Inverno, uma vez que esta é geralmente caracterizada por ocorrência de chuvas mais intensas do

que propriamente no Verão. Verifica-se que ainda que este facto ocorre de forma sistemática para os

anos hidrológicos apresentados, ou seja, os Invernos de cada ano apresentam sempre maiores

registos de precipitação.

PRECIPITAÇÃO MÉDIA DIÁRIA NA ESTAÇÃO DE ÓBIDOS

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

01-1

0-00

30-1

1-00

29-0

1-01

30-0

3-01

29-0

5-01

28-0

7-01

26-0

9-01

25-1

1-01

24-0

1-02

25-0

3-02

24-0

5-02

23-0

7-02

21-0

9-02

20-1

1-02

19-0

1-03

20-0

3-03

19-0

5-03

18-0

7-03

16-0

9-03

15-1

1-03

14-0

1-04

14-0

3-04

13-0

5-04

Pre

cipi

taçã

o (m

m/d

)

Figura 7 – Precipitação média diária medida na estação de Óbidos (17C/07).


Pag. 8

Com base na precipitação média de cada sub-bacia drenante para a Lagoa de Óbidos e valores

representativos da sua área, foi possível estimar os caudais médios mensais dos principais afluentes.

A sua variação sazonal e interanual pode ser observada através da Figura 8. Da análise desta figura

permite-nos concluir que os maiores valores de caudal ocorreram no ano hidrológico de 2000/2001 e

são referentes ao Rio Arnóia. È de notar ainda que o caudal segue o padrão de variação da

precipitação, estando os máximos de caudal associados aos meses de Inverno e os mínimos aos

meses de verão.

Figura 8 – Caudal médio mensal dos principais afluentes (Rio Arnóia e Cal), calculado com base na precipitação medida na estação de Óbidos e com base na área da respectiva sub-bacia.

Para perceber a veracidade dos valores de caudal calculados, fez-se uma comparação com os dados

históricos existentes na literatura. Assim, foram calculados os valores médios anuais para cada um

dos anos hidrológicos apresentados, ou seja: ano de 2000/2001, 2002/2003 e 2003/2004. Os

resultados estão apresentados na Tabela 3, sendo depois comparados com os valores característicos

referidos na literatura (ver Tabela 2). Da análise dos valores apresentados, que os caudais calculados

com base na precipitação se encontram dentro da ordem de grandeza dos valores referidos na

literatura. Verifica-se ainda que, o ano de 2000/2001, apresenta valores característicos de um ano

húmido e os anos de 2001/2002 e 2002/2003 representam um ano médio.

Tabela 3 - Valores de caudais estimados com base na precipitação para os anos de 2000/2001, 2001/2002 e 2002/2003 (m3/s), (Vão, 1991).

Caudal (m3/s)

Ano Bacia do Rio Arnoia e Real Bacia do Rio da Cal

2000/2001 4.06 0.22

2001/2002 2.58 0.14

2002/2003 2.49 0.13


Pag. 9

O ano hidrológico 2000/2001, foi ainda representado com mais detalhe uma vez que os dados

históricos adquiridos são relativos a este período. Os dados de caudal do Rio Arnóia estão

apresentados na Figura 9. A análise desta figura permite verificar que o valor médio anual se situa na

ordem dos 3 m3/s, sendo o valor mínimo de 0.5 m3/s e máximo de 8 m3/s. O Rio da Cal (Figura 10)

apresenta valores médios de 0.15 m3/s, sendo os máximos de 0.45 m3/s e os mínimos de 0.03 m3/s.

Figura 9 -Variação sazonal do caudal do Rio da Arnóia usado nas simulações do modelo MOHID para o ano

hidrológico de 2000/2001.

Variação Sazonal do caudal do Rio da Cal

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

J F M A M J J A S O N D

m3/s

Valores usados no M OHID

Figura 10 -Variação sazonal do caudal do Rio da Cal usado nas simulações do modelo MOHID para o ano

hidrológico de 2000/2001.

Variação Sazonal do caudal: Rio Arnóia

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

J F M A M J J A S O N D

m3/sValores usados no M OHID


Pag. 10

2.4. CARACTERIZAÇÃO DAS CORRENTES DO MEIO RECEPTOR

Para análise das correntes no meio receptor, foram consideradas duas épocas diferentes: período de

Novembro/Dezembro de 2000, o qual incide nos meses de Inverno e Abril/Junho de 2001, o qual é

representativo da estação de Primavera. As correntes medidas para os períodos mencionados

anteriormente, estão apresentadas na Figura 11 e Figura 12, respectivamente. São apresentados

nestas figuras, os valores medidos á superfície (~3m) a 12 m e a 20 m para ambos os períodos

considerados. Os valores medidos foram filtrados de modo a retirar toda a variabilidade com um

período abaixo das 30h, para remover a influência de fenómenos de alta-frequência.

Para o período de Novembro/Dezembro de 2000 predominam as correntes dirigidas para o quadrante

Norte/Este perto da superfície, tal como é visível pela Figura 11, no gráfico da corrente à superfície.

Os valores de corrente parecem determinados pelas condições de vento na zona, uma vez que a

intensidade da corrente é maior á superfície (cerca de 25 cm/s), sendo na ordem dos 15 cm/s a 12 e

20 m.

Os valores de corrente medidos, para o período de Abril/Junho, indicam que as correntes mais

frequentes nesta época do ano são dirigidas em geral para Sul/Sudoeste tanto perto da superfície

(~3m) como em profundidade (12 e 20 m), tal como é visível na Figura 12. A direcção das correntes

de maior intensidade, que chegam a atingir os 25-30 cm/s à superfície e 6-8 cm/s a 12 e 25 m, é

também tendencialmente, neste período, cuja direcção mais frequente é de Sul/Sudoeste.

A Figura 13, mostra a correlação entre a componente Norte-Sul da corrente e da velocidade do vento

para o período de Novembro/Dezembro. A correlação entre o vento e a corrente para este período

apresenta um valor de coeficiente de correlação (R2) de 0.4834, sugerindo que o vento é o principal

mecanismo gerador desta corrente (os outros são a maré e a circulação geral na zona costeira). È

apenas apresentada a correlação para o período de Nov/Dez 2000, porque é o período para o qual se

pretende efectuar as simulações. Escolheu-se este período, porque é o período para o qual se reúne

o maior conjunto de dados.


Pag. 11


Pag. 12

Figura 11 - Módulo e direcção da velocidade de corrente medida na estação Litoral de Observação á superfície

(~3m) a 12 e 20 m, para o período de 1 de Novembro a 27 de Dezembro de 2000. O eixo vertical dá o valor da intensidade da corrente, e a direcção á dada pela inclinação dos segmentos. Os valores de corrente apresentados, representam os valores filtrados para remoção do sinal com um período inferior a 30h.


Pag. 13

Figura 12 - Módulo e direcção da velocidade de corrente medida na estação Litoral de Observação á superfície

(~3m) a 12 e 20 m, para o período de 28 de Abril a 6 de Junho de 2001. O eixo vertical dá o valor da intensidade da corrente, e a direcção á dada pela inclinação dos segmentos. Os valores de corrente apresentados, representam os valores filtrados para remoção do sinal com um período inferior a 30h.


Pag. 14

Componente Sul-Norte filtrada do ventopara o Período de 14 de Nov a 31 de Dez 2000

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

14-11-000:00

18-11-000:00

22-11-000:00

26-11-000:00

30-11-000:00

4-12-000:00

8-12-000:00

12-12-000:00

16-12-000:00

20-12-000:00

24-12-000:00

28-12-000:00

Data

Unid

ades

(m/s)

(a)

Evolução da Componente Sul-Norte Filtrada da Corrente à SuperfíciePeríodo de 14 de Novembro a 28 de Dezembro de 2000

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

14-11-000:00

18-11-000:00

22-11-000:00

26-11-000:00

30-11-000:00

4-12-000:00

8-12-000:00

12-12-000:00

16-12-000:00

20-12-000:00

24-12-000:00

28-12-000:00

Data

Inte

nsid

ade

(cm

/s)

(b)

Corrente em função do vento para a componente Sul-Norte - Nov a Dez 2000

R2 = 0.4934

-22

-16

-10

-4

2

8

14

20

26

-26 -22 -18 -14 -10 -6 -2 2 6 10 14 18 22 26

Componente Sul-Norte do Vento (m/s)

Com

pone

nte S

ul-N

orte

da C

orre

nte (

cm/s)

(c)

Figura 13 -Evolução do valor da componente Sul-Norte do vento (a) e da corrente (b) para o período de 14 de Novembro a 31 de Dezembro de 2000, componente Sul-Norte da corrente (c); corrente em função do vento para a componente Sul-Norte.


Pag. 15

2.5. CARACTERIZAÇÂO DO MEIO RECEPTOR

A caracterização do meio receptor foi feita com base nas campanhas de monitorização efectuadas no

decorrer do projecto. As estações de monitorização do projecto são apresentadas na Figura 14.

Nesta figura encontram-se representadas as estações no interior da lagoa e na zona costeira. A

estação EMAO#1 é representativa da zona onde será feita a descarga do emissário, e a estação

EMAO#2, situa-se a 1 km a Norte da zona de descarga. No entanto, apresenta-se apenas aqui os

resultados obtidos no ponto EMAO#1, uma vez que esse será o ponto representativo da zona de

descarga.

Figura 14- Localização das estações de amostragem.

No decorrer das campanhas foram amostrados, parâmetros físico-químicos, nutrientes e clorofila a,

salinidade e oxigénio dissolvido. De seguida são apresentados perfis verticais destes parâmetros na

Figura 15.

Da análise destes perfis verifica-se que a salinidade na zona de estudo apresenta valore superiores a

35 psu, porque estamos perante uma zona costeira onde não existem descargas de água doce

significativas para que possam influenciar os valores desta. Tal como se pode verificar as afluências

de água doce na Lagoa de Óbidos são reduzidas face ao prisma de maré e ainda, não existem

descargas de rios a Norte e Sul da zona de estudo.

Em relação aos valores de amónia verifica-se que estes são bastante inferiores aos valores que se

costumam registar no interior da lagoa, sugerindo que a zona de estuda apresenta valores de uma

zona não sujeita a descargas antropogénicas. A clorofila a, também apresenta valores baixos,


Pag. 16

quando comparados com estações no interior da lagoa. Os teores de oxigénio dissolvido variam entre

6 a 8 mgO2/L, estando dentro dos valores conhecidos para as zonas costeiras.

Amónia vs Profundidade

0

3

6

9

12

15

18

21

24

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04

Amónia (mgN/L)

Prof

undi

dade

(m)

Campanha de 12 Outubro 2004Campanha 3 de M arço de 2005Campanha 31 de M aio 2005

Clorofila a vs Profundidade

0

3

6

9

12

15

18

21

24

0 1 2 3 4 5 6

Clorofila a (ug/L)

Prof

undi

dade

(m)


Salinidade vs Profundidade

0

3

6

9

12

15

18

21

24

35.8 35.9 36.0 36.1 36.2

Salinidade

Prof

undi

dade

(m)


Oxigénio Dissolvido vs Profundidade

0

3

6

9

12

15

18

21

24

0 2 4 6 8 10

Oxigénio Dissolvido (mgO2/L)

Prof

undi

dade

(m)


Figura 15- Perfis verticais de amónia, clorofila a, salinidade e oxigénio dissolvido


Pag. 17

2.6. Índice de Upwelling

Embora este trabalho não esteja particularmente virado para a abordagem do afloramento costeiro

que ocorre na costa portuguesa durante os meses de Primavera-Verão. No entanto achou-se que

seria interessante, uma vez que o afloramento costeiro ou upwelling é o processo hidrodinâmico mais

relevante (em termos bioquímicos) que ocorre nas camadas superficiais da margem continental

Ibérica. Tipicamente ocorre entre Abril e Outubro em resposta aos ventos persistentes de norte

(Wooster et al. , 1976; Fiúza et al. , 1982).

O índice de upwelling foi calculado para o mês de Outubro, início de Março e mês de Maio. Para

Março o índice só foi calculado para os três primeiros dias, porque só existiam dados de vento para

esses dias. O índice de upwelling para uma determinada latitude, é calculado a partir de dados de

vento característicos dessa latitude. As unidades em que é expresso o índice de upwelling são m3 por

segundo por 100 metros de linha de costa. Se o índice tiver um valor positivo significa que o

transporte de Ekman será positivo o que conduz a uma situação de upwelling, se pelo contrário for

negativo então estaremos perante uma situação de downwelling (Loureiro, 2005).

Para confirmar o cálculo efectuado para o índice de upwelling, os resultados obtidos foram

comparados com os dados de vento para o mesmo período, sendo depois comparados com imagens

de satélite de temperatura da água à superfície e clorofila a. Estas imagens têm uma resolução de 1.2

km e foram obtidas com o Satélite Modis Aqua da NASA. Esta informação é livre e encontra-se

disponível no web site (http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/). As imagens apresentadas são referente aos

dias 12 de Outubro de 2004, 3 de Março e 31 de Maio de 2005, porque estas datas são as

correspondentes aos dias em que foram efectuadas campanhas de monitorização naquela zona e

também porque se pretende comparar os perfis de nitrato obtidos para esses mesmos dias.

Na Figura 16 estão apresentados os resultados do índice de upwelling calculado a partir dos dados de

ventos, imagens de satélite de temperatura à superfície e clorofila a, e ainda perfis verticais dos

valores de nitrato medidos na zona de estudo.

Analisando os dados de vento e os resultados do índice verifica-se que durante o mês de Outubro os

ventos foram predominantemente de norte, favorecendo a um maior número de episódios de

upwelling. No entanto, os ventos de sul foram mais intensos, pelo que o downwelling é mais intenso

que o upwelling. Nos três primeiros dias de Março o vento foi predominantemente de Norte, embora

de fraca intensidade, originando episódios fracos de upwelling. No mês de Maio os ventos mais

persistentes e intensos foram de Norte, sendo por isso que durante este mês ocorreu na sua maioria

episódios de upwelling. Nos dias em que vento foi mais intenso, como por exemplo nos últimos 4 dias

de Maio, verifica-se um upwelling muito intenso. Este resultado pode ser confirmado com as imagens

de satélite e com os perfis verticais de nitrato. No dia 3 de Março de 2005, a os valores mais baixos

de temperatura ocorrem perto da costa (águas mais frias) avistando-se valores mais elevados ao


Pag. 18

largo (águas mais quentes), pelo que se verifica uma mancha de clorofila a na zona de estudo,

confirmando que de facto neste dia, existiu a ocorrência de upwelling. As imagens de satélite

referentes ao dia 31 de Maio, mostram um fenómeno muito interessante, ou seja, um filamento o qual

está associado aos fenómenos de afloramento costeiro ou upwelling. Os filamentos são

consequência não só do aumento da intensidade do vento para Norte mas também da sua

persistência: Para que os filamentos se possam formar é necessário que o vento tenha alguma

persistência em direcção de forma a que as instabilidades do escoamento associadas se possam

desenvolver (Coelho, 2001). Os resultados dos perfis verticais de nitrato mostram que na campanha

de 12 de Outubro de 2004, as maiores concentrações são registadas no fundo sendo as menores

obtidas na superfície, mostrando por isso concordância com o fenómeno ocorrido nesse dia, ou seja,

downwelling. Em relação à campanha de 31 de Maio de 2005, verifica-se que os maiores valores de

nitrato são registados á superfície tal como era de esperar, uma vez que neste dia deu-se a

ocorrência de upwelling. Se compararmos as concentrações obtidas entre Março e Maio, verifica-se

que em Maio foram registadas concentrações superiores a Março, uma vez que o upwelling foi mais

intenso em Maio.

Índice de Upwelling Mensal na zona costeira de Óbidos (Latitude 39.4478)

Módulo e Direcção do Vento


Pag. 19

Imagens de Satélite de Temperatura à Superfície

Imagens de Satélite de Clorofila a

Nitrato vs Profundidade

0

4

8

12

16

20

24

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Nitrato (mgN/L)

Prof

undi

dade

(m)

Campanha de 12 Outubro 2004


0

4

8

12

16

20

24

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Nitrato (mgN/L)

Prof

undi

dade

(m)

Campanha de 3 Março 2005


0

4

8

12

16

20

24

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Nitrato (mgN/L)

Prof

undi

dade

(m)

Campanha de 31 Maio 2005

Perfis Verticais de Nitrato

Figura 16- Índice de upwelling para a zona costeira de Óbidos (lat: 39.4478), módulo e direcção do vento e imagens de satélite de temperatura à superfície e clorofila a.


Pag. 20

3. MODELO CONCEPTUAL

Com base nas medidas pode-se estruturar um modelo conceptual que permite isolar os

processos que condicionam de forma dominante as propriedades físicas do meio receptor. O

emissário descarrega na costa Oeste, numa região onde o vento desempenha um papel

importante no forçamento do escoamento, originando variabilidade do campo de velocidades, o

qual na região de descarga é predominantemente paralelo à costa. O vento contribui ainda para

o regime de agitação local, o qual promove a dispersão da pluma através da geração de

turbulência.

As correntes na zona de estudo têm uma clara relação com a componente meridional do vento.

Esta relação será tanto mais forte quanto mais persistente for a direcção do vento. As correntes

apresentam tendencialmente uma direcção paralela à costa, sendo os valores á superfície na

ordem dos 20 cm/s e no fundo 5 cm/s.

As descargas de água doce no interior da Lagoa de Óbidos, apresentam um caudal pouco

significativo face ao prisma de maré. Em termos hidrodinâmicos, a maré é a principal fonte de

renovação de água no interior da Lagoa.

A temperatura na zona de estudo tem duas fontes de variabilidade, nomeadamente: as trocas de

calor com a atmosfera e a advecção vertical (ex: afloramento costeiro). As trocas de calor com a

atmosfera induzem uma variabilidade diária que afecta apenas a água superficial e uma

variabilidade sazonal que condiciona toda a coluna de água na zona de estudo. Os processos de

advecção vertical estão associados ao vento. Se o vento sopra de Norte de forma persistente

ocorre afloramento costeiro, ou seja, devido ao transporte de Ekman a água do fundo tende a

aflorar junto à costa, o que tende a diminuir a temperatura na zona de estudo. O processo

contrário ocorre quando o vento sopra de forma persistente do quadrante Sul. Neste caso a água

superficial tende a ficar retida junto à costa.

Os fluxos de calor e a quantidade de movimento entre a atmosfera e a coluna de água

condicionam de forma dominante a espessura da camada de mistura de superfície ao longo do

ano. Por sua vez esta camada é condicionada pela produção primária. No Verão esta camada

tem uma espessura mínima, o que faz com que os nutrientes sejam rapidamente consumidos.

Pelo contrário, no Inverno a espessura é máxima havendo assim disponibilidade de nutrientes,

embora não ocorra produção primária significativa porque a exposição das células de

fitoplâncton á radiação é menor. Assim, os blooms de fitoplânton (períodos de produção primária

intensiva) tendem a ocorrer nas fazes de transição, particularmente na Primavera e Outono. Na

Primavera e Outono, existe uma espessura da camada mínima de modo que existem nutrientes

disponíveis para ser consumidos e uma exposição média á radiação solar que permite uma forte

produção primária.


Pag. 21

4. DISPERSÃO NO CAMPO PRÓXIMO E CAMPO AFASTADO

4.1. INTRODUÇÃO

A caracterização de uma determinada zona costeira apenas com base em medidas está limitada

pela reduzida discretização espacial e/ou temporal destas. Por exemplo, um ADCP fundeado

permite medir com elevada continuidade temporal perfis de velocidades num ponto mas não diz

nada do que ocorre no resto do domínio. Uma imagem de satélite permite descrever com alguma

continuidade espacial a temperatura num instante e só à superfície. A modelação numérica é

uma ferramenta complementar às medidas que permite dar a estas continuidade espacial e

temporal.

A simulação da dispersão no campo afastado foi feita recorrendo ao sistema de modelação de

sistemas aquáticos MOHID (http://www.mohid.com).

Este sistema é constituído por diversos módulos que permitem simular os principais processos

físicos e biogeoquímicos que ocorrem em sistemas aquáticos. Neste estudo foram utilizados os

módulos hidrodinâmico e das propriedades da água. Estes dois módulos permitem simular num

referencial euleriano a evolução das correntes e da densidade (temperatura e salinidade). A

dispersão da pluma foi simulado acoplando aos módulos anteriores um módulo de transporte

lagrangeano (particle tracking) que permite simular com elevada resolução a dispersão de

contaminantes com origem pontual. Este tipo de abordagem lagrangeana evita o problema de

difusão numérica associado a abordagens eulerianas.

O módulo Lagrangeano do sistema MOHID tem incorporado um módulo denominado MOHIDJET

(Leitão et al., 2004) que simula a dispersão no campo próximo recorrendo a uma abordagem

semelhante à utilizada pelo modelo JetLag (LEE e CHEUNG, 1990). Desta forma o módulo

Lagrangeano do sistema MOHID é capaz de simular a dispersão no campo próximo e afastado

de uma forma integrada.

4.2. IMPLEMENTAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO

O sistema implementado consiste em quatro níveis modelos encaixados. Este sistema permite

integrar processos desde a escala dos quilómetros como é o caso da maré com processos da

escala das centenas de metros, como é o caso da pluma da Lagoa de Óbidos.

A comunicação entre modelos é feita one-way, ou seja, os modelos de maior escala influenciam

os modelos de menor escala mas o contrário não ocorre. O modelo de maior resolução (nível 1)

abrange toda a costa Portuguesa (Figura 17). Este modelo foi forçado com maré e vento. A maré


Pag. 22

imposta na fronteira aberta foi obtida a partir da solução global de maré FES95.2 (Le Provost et

al., 1998). O vento considerou-se apenas variável no tempo.

O primeiro nível cobre toda a costa Portuguesa e costa da Galiza (Figura 17). A malha utilizada é

composta por 324 células na horizontal e 218 na vertical, com um passo espacial variável de

0.04ºx0.04º (~4kmx4km) desde a fronteira aberta a 0.02ºx0.02º (~2kmx2km) perto da fronteira

fechada.

Figura 17 - Batimetria do modelo de maior resolução nível 1. O quadrado a tracejado representa o domínio do nível 2.

O modelo do nível 2 abrange a zona costeira de Nazaré a Peniche (Figura 18). Este nível ainda

não inclui a Lagoa de Óbidos. A malha utilizada no segundo nível de aplicação, é composta por

107x278 células de cálculo com um passo espacial variável entre 0.01º (~1.4km) na fronteira

aberta e 0.008º (~800m) perto da zona costeira.


Pag. 23

Figura 18 - Batimetria dosub- modelo nível 2. O quadrado a tracejado representa o domínio do nível 3. O

nível 3 abrange a zona costeira da Foz do Arelho e a Lagoa de Óbidos. O terceiro nível, inclui a Lagoa de Óbidos e a zona costeira da Foz do Arelho. Esta batimetria

tem um passo espacial de 50 m, permitindo assim simular a pluma da Lagoa de Óbidos.

Este nível para além de incluir a lagoa, abrange também a zona costeira onde será implantado o

Emissário Submarino da Foz do Arelho. Neste nível é tido em conta a descargas dos principais

rios, Arnóia e da Cal, na Lagoa de Óbidos. Os dados de caudal utilizados vêm da rede de

Monitorização do INAG (www.snirgh.inag.pt). As trocas existentes entre a terra e a lagoa

(afluência dos rios Arnóia e da Cal), são assumidas como uma descarga em determinadas

células da malha.

Para além do forçamento devido à maré e ao vento é também, simulado o transporte de

salinidade e temperatura. Os fluxos de calor com a atmosfera são calculados com base na

radiação solar climatológica, a temperatura do ar, a intensidade do vento e a humidade relativa.


Pag. 24

Figura 19 - Batimetria do sub- modelo nível 3. O quadrado a tracejado representa o domínio do nível 4. O nível 4 abrange a zona de descarga do emissário submarino da Foz do Arelho. A verde estão marcadas as secções de correntes traçadas pelo IH e a os pontos brancos representam a localização dos marégrafos. O nível 4 abrange apenas a zona costeira onde irá ser implantado o emissário (Figura 20). Esta

batimetria tem um passo espacial de 25 metros. Este modelo corrido com 10 camadas e tem em

conta o efeito dos gradientes de densidade sobre as correntes. O modelo hidrodinâmico utilizado

tem uma discretização espacial das equações primitivas feita com base em volumes finitos. Este

tipo de abordagem permite utilizar qualquer tipo de coordenada vertical uma vez que a geometria

é definida explicitamente. Neste trabalho optou-se por uma discretização vertical considerando

apenas um domínio cartesiano (Figura 21).


Pag. 25

Figura 20 - Batimetria do sub- modelo nível 4. Modelo tridimensional com uma resolução vertical de 10 camadas cartesianas.

Figura 21 – Discretrização vertical do sub modelo nível 4.

Estação Litoral de Observação


Pag. 26

4.3. VALIDAÇÃO DO MODELO HIDRODINÂMICO

Com o objectivo de validar o modelo hidrodinâmico em cada nível implementado foi simulado o

período entre 14 de Novembro a 31 de Dezembro de 2000. O caudal imposto no nível 3 foi o

apresentado na secção 2.3, o qual foi calculado com base nos registos de precipitação medidos

pelo INAG e o forçamento atmosférico pelo IH.

Os níveis do modelo de maior resolução (nível 1) foram comparados com níveis obtidos a partir

de componentes de maré disponibilizadas pela direcção geral de Portos para o Porto de Peniche

e Cascais. Esta comparação não foi feita para o nível 2, porque o marégrafo de Cascais fica fora

do domínio e o marégrafo de Peniche fica muito perto da fronteira do modelo.

O modelo (nível 1) reproduz com exactidão os níveis na zona de estudo, em Peniche (Figura 22)

e em Cascais (Figura 23).

Variação do nivel no Porto de Peniche

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

22-Nov-00 22-Nov-00 22-Nov-00 22-Nov-00 22-Nov-00 23-Nov-00 23-Nov-00 23-Nov-00 23-Nov-00 23-Nov-00 24-Nov-00

Data

Nív

el [m

]

MarégrafoModelo

Figura 22 – Comparação do nível obtido a partir de componentes de maré com os resultados do modelo

(nível 1) para a zona de estudo.

Variação do nivel no Porto de Cascais

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

22-Nov-00 22-Nov-00 22-Nov-00 22-Nov-00 22-Nov-00 23-Nov-00 23-Nov-00 23-Nov-00 23-Nov-00 23-Nov-00 24-Nov-00

Data

Nív

el [m

]

MarégrafoModelo

Figura 23 – Comparação do nível obtido a partir de componentes de maré com os resultados do modelo

(nível 1) para a zona de Cascais.


Pag. 27

Os níveis do modelo no nível 3 foram comparados com medidas do IH em 3 marégrafos

localizados no interior da Lagoa de Óbidos e as correntes em 3 secções (Figura 19). As

medições de níveis foram efectuadas perto do Cais da Foz do Arelho (M1), e na zona de

montante no Braço da Barrosa (M2) e Bico dos Corvos (M3). As correntes foram medidas ao

longo de 3 secções, em 3 zonas distintas: Barra (S1), Cais da Foz do Arelho (S2) e Topo do

Canal (S3).

No marégrafo do Cais da Foz do Arelho (Figura 24), verificam-se pequenas diferenças na

amplitude. O modelo consegue reproduzir bem em fase e em amplitude os níveis medidos no

marégrafo do Braço da Barrosa (Figura 25) e Bico dos Corvos (Figura 26).

Na secção da Barra (Figura 27), embora o modelo apresente a mesma variação que as medidas,

os valores de intensidade são ligeiramente inferiores aos registos obtidos pelo IH. As diferenças

encontradas, podem ser devidas ao facto de não existir um levantamento batimétrico detalhado

da zona da Barra. A intensidade da corrente obtida pelo modelo, para a secção do Cais da Foz

do Arelho (Figura 28) e para a secção do Topo do Canal (Figura 29), apresenta uma variação e

intensidade semelhante aos dados medidos pelo IH.

Variação do Nível na Estação do Cais da Foz do Arelho

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

24-11-20000:00

24-11-20007:12

24-11-200014:24

24-11-200021:36

25-11-20004:48

25-11-200012:00

25-11-200019:12

26-11-20002:24

26-11-20009:36

26-11-200016:48

27-11-20000:00

Data

Nív

el (m

)

Medidas IHModelo

Figura 24 – Comparação do nível medido pelo IH com os resultados do modelo (nível 3) para o marégrafo do Cais da Foz do Arelho (M1).


Pag. 28

Variação do Nível na estação Braço Barrosa

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

24-11-200012:00

24-11-200019:12

25-11-20002:24

25-11-20009:36

25-11-200016:48

26-11-20000:00

26-11-20007:12

26-11-200014:24

26-11-200021:36

Data

Níve

l (m

)

Medidas IHModelo

Figura 25 – Comparação do nível medido pelo IH com os resultados do modelo (nível 3) para o marégrafo do Braço da Barrosa (M2).

Variação do Nível na Estação Bico dos Corvos

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

24-11-20000:00

24-11-20009:36

24-11-200019:12

25-11-20004:48

25-11-200014:24

26-11-20000:00

26-11-20009:36

26-11-200019:12

Data

Níve

l (m

)

Medidas IHModelo

Figura 26 – Comparação do nível medido pelo IH com os resultados do modelo (nível 3) para o marégrafo do Bico dos Corvos (M3).


Pag. 29

Módulo da Velocidade na Secção da Barra

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

29-11-006:00

29-11-007:12

29-11-008:24

29-11-009:36

29-11-0010:48

29-11-0012:00

29-11-0013:12

29-11-0014:24

29-11-0015:36

29-11-0016:48

29-11-0018:00

Data

Mód

ulo

(m/s

)

Medidas IH Mohid

Figura 27 – Comparação das correntes medidas pelo IH com os resultados do modelo (nível 3) para a

secção da Barra (S1).

Módulo da Velocidade na Secção do Cais da Foz Arelho

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

29-11-006:00

29-11-007:12

29-11-008:24

29-11-009:36

29-11-0010:48

29-11-0012:00

29-11-0013:12

29-11-0014:24

29-11-0015:36

29-11-0016:48

29-11-0018:00

29-11-0019:12

29-11-0020:24

Data

Mód

ulo

(m/s

)

Medidas IH Modelo

Figura 28 – Comparação das correntes medidas pelo IH com os resultados do modelo (nível 3) para a secção do cais da Foz do Arelho (S2).


Pag. 30

Módulo da Velocidade na Secção Topo do Canal

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

29-11-006:00

29-11-007:12

29-11-008:24

29-11-009:36

29-11-0010:48

29-11-0012:00

29-11-0013:12

29-11-0014:24

29-11-0015:36

29-11-0016:48

29-11-0018:00

29-11-0019:12

29-11-0020:24

Data

Mód

ulo

(m/s

)

Medidas IHModelo

Figura 29 – Comparação das correntes medidas pelo IH com os resultados do modelo (nível 3) para a secção do topo do canal (S3).

As correntes simuladas pelo modelo foram validadas através dos dados registados pelo IH na

estação litoral de observação (Figura 20). Desta forma é possível não só garantir com maior

certeza que o modelo não só simula a variabilidade temporal como a variabilidade espacial na

zona de estudo.

Na Figura 30 são comparados os valores medidos e simulados pelo modelo da componente

meridional da corrente, para o local onde está fundeada a estação de medida a 12 metros de

profundidade respectivamente. Nestas figuras está representado a componente meridional (Sul-

Norte) da corrente medida e simulada pelo modelo, e a componente meridional do vento para

esse mesmo período. Numa primeira análise é possível verificar que existe uma forte correlação

entre a componente meridional do vento e a componente meridional das correntes. O modelo de

uma forma geral reproduz a tendência dos valores medidos. Por outro lado o modelo não

reproduz, a variabilidade de alta-frequência apresentada pelas medidas. Este problema é uma

condicionante da modelação numérica verificando-se que, de uma forma geral, os modelos

numéricos têm dificuldade de reproduzir escalas com frequências superiores à frequência semi-

diurna em zonas costeiras.


Pag. 31

Velocidade Sul-Norte no Local da Estação Litoral de Observação a 12 m

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15-11-004:48

15-11-009:36

15-11-0014:24

15-11-0019:12

16-11-000:00

16-11-004:48

16-11-009:36

16-11-0014:24

16-11-0019:12

17-11-000:00

Cor

rent

e (c

m/s

)

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

Vent

o (m

/s)

Medida Modelo Vento

Figura 30 – Comparação da componente Sul-Norte das correntes medidas e simuladas na estação do IH a 4m de profundidade. A tracejado é também apresentada a componente Sul-Norte da velocidade do vento.

4.4. DISPERSÃO DA PLUMA

O sistema MOHID permite simular de forma integrada a dispersão no campo próximo e afastado.

Este sistema foi utilizado para simular a dispersão da pluma do emissário submarino da Foz do

Arelho. Com o intuito de cumprir o objectivo proposto foram simulados três cenários de vento

(Norte, Sul e Oeste).

Para as simulações com o MOHIDJet, considera-se o emissário alinhado de forma perpendicular

à costa. O difusor é colocado a 2km da costa numa zona que tem uma profundidades da ordem

dos 30 metros. O difusor é constituído por 10 orifícios de 110 mm de diâmetro. Os orifícios têm

uma orientação de NE e NW, em relação ao eixo vertical, o qual é perpendicular á costa.

O caudal de projecto do efluente é de 0.3 m3/s. Os dados de correntes (2000 e 2001) mostram

que na zona do difusor as velocidades tendem a ser paralelas à costa e oscilam entre os 5 e 20

cm/s.

A densidade da água á superfície na zona de estudo é igual a 1026.70 kg/m3 podendo

considerar-se um gradiente de 7x106 por metro de profundidade. À profundidade do difusor, na

ordem dos 30 m, a densidade no fundo será igual a 1026.90 kg/m3.

4.4.1. Cenários Simulados

Para as simulações foram considerados, os 4 modelos encaixados descritos na implementação

do modelo hidrodinâmico. Todos estes modelos foram forçados com maré e vento. Foram


Pag. 32

efectuadas simulações para 2 regimes de vento diferentes. A única diferença entre os cenários

simulados foi a direcção do vento.

A intensidade foi considerada constante e igual a 7 m/s que corresponde à média climatológica

das intensidades registadas na zona de estudo. As direcções escolhidas foram Norte e Sul. A

direcção Norte é a mais frequente ao longo do ano.

Os fluxos de calor com atmosfera foram calculados no nível 3, considerando-se as descargas de

caudal dos principais afluentes, Rio Arnóia e da Cal. Admitiu-se um valor constante de caudal de

8 m3/s e 0.45 m3/s, para o Rio Arnóia e Rio da Cal, respectivamente. Os valores considerados,

são os representativos dos meses de Inverno (ver Figura 9 e Figura 10), porque as simulações

efectuadas abrangem o período de Novembro a Dezembro. O nível 4, usa os valores de

salinidade e temperatura calculados no nível 3, o qual inclui a Lagoa de Óbidos.

Os resultados de modelação da dispersão da pluma para os coliformes fecais estão

apresentados na Figura 31 e Figura 32, para uma situação de vento de Norte e Sul,

respectivamente. Os resultados da pluma de coliformes mostram que o impacte microbiológico

do emissário é muito localizado A diluição no campo próximo simulada pelo MOHID é da ordem

de taxa de diluição inicial promovida pelo difusor é da ordem de 1/1000, sendo a concentração

de coliformes fecais da ordem dos 104 Coli_Fecais/100mL quando a pluma atinge a superfície,

numa situação em que a concentração de coliformes do efluente é de 107 Coli_Fecais/100mL. As

figuras mostram que a distância para que a concentração da pluma desça para 100

Coli_Fecais/100mL é da ordem de 2 km.

Os cenários simulados permitem concluir que o transporte da pluma na superfície é

condicionado pelo vento, pelo que estes sugerem que a pluma se desvia da praia da Foz do

Arelho.


Pag. 33

Figura 31 – Dispersão da Pluma considerando um vento de Norte.

Figura 32 – Dispersão da pluma considerando um vento de sul.


Pag. 34

5. CONCLUSÕES

Os dados de campo disponíveis permitiram uma descrição detalhada do padrão de circulação

das correntes da zona de estudo. Os dados de campo obtidos ao longo da monitorização

permitem uma caracterização da zona de estudo em termos de nutrientes e clorofila a.

Num modelo conceptual, foram identificados os processos que condicionam de forma dominante

a variabilidade das correntes e da estrutura termo-halina na zona de estudo.

De uma forma geral, pode-se concluir que na zona de estudo as correntes tendem a ser

paralelas à costa. As correntes estão fortemente correlacionadas com a componente meridional

(Sul-Norte) do vento. As afluências de água doce na lagoa são reduzidas face ao prisma de

maré. A norte da zona de estudo não existem descargas de rios que possam influenciar a

salinidade e temepratura na zona de estudo. A temperatura é afectada pelos processos físicos

como o upwelling e downwelling.

O sistema de modelos encaixados reproduz os aspectos principais da variabilidade observada

nas correntes. No que diz respeito aos níveis, o modelo reproduz com grande rigor a

variabilidade observada.

Os resultados de dispersão da pluma permitem concluir a descarga do emissário da Foz do

Arelho nãoa tingirá a praia da Foz do Arelho, uma vez que o transporte desta é condicionado

pelo vento, sendo este na nossa costa mais frequentemente de Norte, sugerindo que na maioria

das vezes a pluma seja arrastada para Sul. A modelação sugere ainda que a pluma é

transportada numa extensão de 2 km.


Pag. 35

6. BIBLIOGRAFIA

INAG, 2004, Sistema Nacional de Informação de Recursos Hídricos, URL

http://www,meteo,pt/InformacaoClimatica/ClimaP.htm.

Le Provost C., F. Lyard, J.M. Molines, M.L. Genco and F. Rabilloud, A hydrodynamic ocean tide

model improved by assimilating a satellite altimeter-derived data set, J. Geophys. Res., Vol. 103,

C3, 5513-5529, 1998.

LEE, J.H.W. E V. CHEUNG. “Generalized Lagrangian model for buoyant jets in current”. Journal

of Environmental Engineering, ASCE, 116(6), pp. 1085-1105, 1990.

Fiúza, A. F. G., J. H. Dias and J. Alonso, 1996: Long-Term Current Measurements on the West

Iberian Margin, MORENA , Relatório Técnico e Cientifico No 36,. Instituto de Oceanografia,

Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal.

Hidrotécnica Portuguesa, HP, 1998. Exutor Submarino da Foz do Arelho: Projecto de Execução,

Relatório, SMAS das Caldas da Rainha, pp.51.

Instituto Hidrográfico, IH, 2001. Monitorização Ambiental da Lagoa de Óbidos. MAMBO, Relatório Técnico Final, pp.15.

Documents

Modelaçao do Emissariomaretec.mohid.com/projects/FozdoArelho/Relatorios... · Sul-Norte) e direcção do vento, foi adquirida a partir da estação de Ferrel (zona da Praia d’El