Multi-scale dynamics on the Eastern Brazilian margin

Abstract

Este trabalho combina esforços de simulação numérica e de análise de dados para investigar a dinâmica em diversos compartimentos (oceano aberto, plataforma continental e zona costeira-estuarina) e, em multiplas escalas, na Margem Continental Leste Brasileira (MCLB). A circulação de largo e mesoescala espacial e a propagação da maré barotrópica são investigadas através de uma configuração aninhada do modelo numérico ROMS. O estudo da dinâmica regional da Baía de Camamu (CMB) baseia-se na análise de dados locais. A MCLB, localizada a SW do Atlântico Sul entre 8±S e 20±S, possui plataforma estreita, batimetria complexa, e baixa produtividade primária. A sua dinâmica é influenciada pela divergência da Corrente Sul Equatorial (CSE). As simulações refletem as conexões sazonais e espaciais entre a Corrente do Brasil e a Contra Corrente Norte do Brasil , em conexão com a dinâmica da CSE. As simulações revelam atividades vorticais nas proximidades da costa e interações com a dinâmica costeira, cujos padrões são descritos. A validação do modelo em mesoescala é baseada em cálculos de energia cinética turbulenta e em dados históricos de transporte. A CMB, localizada a 13±400S, abriga uma comunidade piscatória tradicional e extenso de manguezal. Situa-se porém sobre uma bacia sedimentar com grande reservas de óleo e gás, estando em tensão permanente de impacto ambiental. Neste trabalho sumarizamos as condições físicas regionais e investigamos sua dinâmica interna, focando sua variabilidade em amostragens realizadas sob condições de seca (Setembro de 2004) e de chuva (Julho de 2005). Finalmente, o modelo numérico ROMS é forçado com o sinal de maré, empregando-se uma configuração simples (com coeficientes de atrito de fundo constantes e condições hidrográficas homogéneas), com o intuito de avaliar sua resposta e investigar a natureza da propagação da maré barotrópica na MCLB, convergindo na CMB. A análise da resposta do modelo à maré basea-se em séries históricas do nível do mar para a MCLB e dados recentes da CMB.

This work combines numerical and data analysis efforts to investigate the multiscale dynamics on the ocean, shelf and estuarine compartments of the Eastern Brazilian Margin (EBM). The large and mesoscale circulation and the barotropic tidal propagation are investigated with a nested configuration of the Regional Ocean Modeling System - ROMS. Regional Baía de Camamu (CMB) dynamics is investigated based on the analysis of an original field data covering dry and rainy conditions. The EBM is an oligotrophic and bathymetrically complex zone, on the NW South Atlantic (8±S to 20±S), whose dynamics is influenced by the divergence of the South Equatorial Current (SEC). The oceanic circulation reflects the seasonal and spatial relations between the southward Brazil Current and the northward North Brazil Undercurrent (NBUC), in connection to the SEC dynamics. While on the top layer (0-100 m) the circulation presents a pronounced spatial variability, on subsurface waters (100-500 m) the NBUC connects the EBM continuously. A first order description of eddies activities and its interaction with the near-shelf dynamics were considered. Eddy kinetic energy (EKE) calculated from AVISO sea level anomaly and transport estimates provides a validation of the mesoscale model results. CMB is a shallow bay system that sustains artisanal fisheries and extensive mangrove, but lies over a sedimentary basin with large oil and gas reserves, being under environmental pressure. We summarize the regional CMB physical setting and investigate the inner dynamics, its variability and major driving factors along Sept. (2004) and July (2005) field survey. Finally, tidal signals are added to the numerical model system with the objective of evaluating the model response, by using a simple configuration (that applies constant bottom stress and homogeneous hydrographic conditions), and to investigate the nature of the barotropic tidal propagation along different spatial scales over the EBM and towards CMB. The model tidal response is evaluated with historical short period tidal gauge data for the EBM and recent CMB pressure sensor data.