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DINÂMICA FÍSICA DO OCEANO – AULA 4
CONTEÚDO 1. Correntes inerciais 2. Comentários finais.
CORRENTES INERCIAIS
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CORRENTES INERCIAIS
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CORRENTES INERCIAIS
Vamos considerar uma solução simples das equações do movimento: A RESPOSTA DO OCEANO A UM IMPULSO QUE COLOCA A ÁGUA EM MOVIMENTO. EXEMPLO: um vento impulsivo forte soprando por algumas horas. A água então se move sob a influência de Coriolis e da gravidade. O movimento é dito inercial. A massa de água conUnuaria a se mover devido a sua inércia.
No balanço geostrófico (visto no úlUmo conteúdo) consideramos que não havia aceleração e que o gradiente de pressão era balanceado pela aceleração de Coriolis. Para analisarmos as correntes inerciais, considere que o gradiente de pressão que deu origem ao equilíbrio geostrófico (em um oceano homogêneo a inclinação pode ter sido gerado pelo stress do vento) desaparece. Sob essa hipóteses, as equações horizontais do momentum se reduzem a:
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CORRENTES INERCIAIS
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COMO É A CORRENTE INERCIAL?
Balanço anterior estabelece que a ACELERAÇÃO DE QUALQUER PARTÍCULA É BALANCEADA PELA ACELERAÇÃO DE CORIOLIS. Um fluxo nessas condições é denominado de FLUXO INERCIAL OU CORRENTE INERCIAL.
Diferenciando a primeira equação em t, tem-‐se:
COMO ELAS SÃO EXCITADAS? Ventos repenUnos colocam energia e momentum dentro das camadas superficiais do oceano e excitam as oscilações inerciais.
SubUtuindo-‐se a segunda equação e considerando o plano f, tem-‐ se:
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A solução para essa equação diferencial é da forma:
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TRAJETÓRIA DE UMA PARTÍCULA EM MOVIMENTO INERCIAL A trajetória da parccula é esUmada fazendo-‐se a integração temporal das componentes da velocidade u e v, ou
Onde A e B são constantes. Depois de impor-‐se as condições iniciais (u = 0 para t = 0), obtém-‐se que A=0 e, portanto,
E o módulo da velocidade é de magnitude constante, B.
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Se as duas expressões anteriores foram elevadas ao quadrado e somadas, resultaria a seguinte expressão:
Assumindo que Ti seja o tempo necessário para que uma parccula com velocidade V necessite para realizar um círculo completo com raio r, tem-‐se que:
Esta é a equação de um círculo de inércia com centro em x=B’, y=B” e de raio V/f. No HS o senUdo de giro é anU-‐horário; No HN o senUdo de giro é horário.
Onde Ti é chamado de período inercial. No equador o período inercial é infinito e nos polos é de 12 horas.
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EXEMPLO Latitude
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EXEMPLO: Ti
D (km)
Para V= 20 cm/s 90
11.97
35
20.87
2.7 4.8
10
68.93
15.8
1. Um conjunto de bóia de deriva é colocada em movimento forçada por um forte vento de oeste (Mar BálUco em 1969). 2. Quando a intensidade do vento diminuiu, as camadas mais superficiais de água tenderam a fluir no formato de círculos inerciais devido ao efeito de Coriolis. 3. Este movimento se refleUu no deslocamento das bóias de deriva. Se essas correntes forem constantes, as trajetórias desenvolvidas se tornarão ciclóides. 4. Os círculos inerciais não são vórUces. Por exemplo, se houvessem bóias próximas umas das outras, elas estariam influenciando o movimento umas das outras ao invés de se mover ao redor delas.
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COMENTÁRIOS ADICIONAIS 1. As correntes inerciais são as correntes mais comuns no oceano. 2. Webster (1968) revisou muitas publicações sobre correntes inerciais e encontrou que as correntes tem sido observadas em todas as profundidades nos oceanos e em todas as latitudes. 3. Os movimentos são transientes e decaem em poucos dias. 4. As oscilações em diferentes profundidades ou em sítios próximos são usualmente incoerentes. 5. Embora as equações foram derivadas para uma oscilação num fluxo sem fricção, ela não pode ser completamente negligenciada. Com tempo, as oscilações se transformam em outras correntes superficiais. (Ver Apel, 1987: ?6.3 para mais informações.)
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