Uso de Radares Oceânicos para a
Determinação do Clima de Ondas e
Obtenção de Velocidades Superficiais
Oc. Rafael André Ávila, MSc.
Projeto de doutorado
Orientador: Paulo H. R. Calil
Introdução

A circulação oceânica em áreas costeiras possui uma temática
extremamente relevante em oceanografia
◦ Padrões de circulação
◦ Relação com diferentes processos em diferentes áreas de oceanografia

Esse conhecimento pode ser obtido através da aplicação de
diferentes métodos de medição
◦
◦
◦
◦

Diretos (in situ)
Indiretos (Remoto)
Lagrangianos (cobertura espacial)
Eulerianos (ponto fixo)
Medição ideal
◦ Cobertura espacial e temporal
Introdução

Radares de alta frequência
◦ Excelente alternativa na medição de campos de velocidades
superficiais no oceano
◦ Cobertura espacial e temporal de alta resolução
◦ Área de varredura de grande extensão
◦ Velocidade de correntes oceânicas superficiais

Antenas
◦ Onda eletromagnética de alta frequência
◦ Acoplamento a campo de ondas na área de varredura
◦ Proporcionalidade
 Onda eletromagnética e onda de gravidade
Área de estudo

Plataforma continental do extremo sul do Brasil
◦ Regime complexo de circulação(Möller et al, 2008; Soares e Möller, 2001; Zavialov et al, 2002)
◦ Variabilidade sazonal do regime de ventos predominante
 NE durante verão e outono
 SO durante meses de inverno e primavera
◦ Influenciada pela presença da pluma do Rio da Prata e Lagoa dos Patos

Eventos meteorológicos frequentes
◦ Storm surges
◦ Ciclones
Justificativa
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
Alta eficiência do método
Área de estudo de alta relevância
◦ Acadêmico
 Diferentes elementos de oceanografia em varias áreas
◦ Navegação

Desenvolvimento e teste do protótipo
◦ Radar nacional
◦ Conhecimento
Objetivos

Geral
◦ Caracterizar a circulação superficial na área de estudo através
de um método de medição com alta resolução temporal e
espacial

Específicos
◦
◦
◦
◦
◦
◦
Validação (ADCP e/ou derivadores)
Caracterizar campo de ondas (dados disponíveis)
Acoplar e/ou validar modelos 2D de dispersão de óleo (PRH-27)
Acoplar em modelos de ondas
Identificação de efeitos meteorológicos
Correlacionar com demais fatores oceanográficos de interesse
Hipótese

Os processos oceânicos na área de estudo ocorrem,
em grande parte, na camada superficial
◦ Baixa profundidade da plataforma continental
Metodologia

Medição de correntes oceânicas superficiais por
radares de alta frequência
◦ Antenas
 Emissão omnidirecional
 Sinal eletromagnético (de 3 a 30 MHz)

Dois fenômenos físicos
◦ Ressonância ou espalhamento de Bragg
◦ Efeito Doppler
Metodologia

Espalhamento de Bragg
◦ Ondas eletromagnéticas na banda de alta frequência
 Proporcionalidade
 Ondas de gravidade no oceano
◦ Acoplamento ao trem de ondas em deslocamento no oceano
◦ Pico no espectro eletromagnético
 Onda de gravidade com metade do comprimento da onda
eletromagnética

Efeito Doppler
◦ Aparente mudança de frequência entre um observador
parado e um objeto em movimento
Metodologia

Espalhamento de Bragg
◦ Localização da velocidade no oceano
 Distância do radar
 Frequência de transmissão

Efeito Doppler
◦ Determinação da velocidade e direção do deslocamento
 Aproximando/afastando do radar
Metodologia
Picos de
Bragg
Picos referentes à posição do
deslocamento
λ = L/2
Valor teórico da posição – sem deslocamento Δf = 0
Configuração do sinal emitido
Δf>0 – afastando
Δf<0 - aproximando
Deslocamento
gera offset na
frequência de
Doppler
Metodologia
Localização de vários picos na
grade de varredura do radar
Mapa de vetores
Radar
Metodologia

A componente vetorial
completa é obtida pelas
medidas de dois ou mais
radares com cobertura
sobreposta
◦ Vetor resultante
Duas coberturas sobrepostas
Vetor resultante de vr1 e vr2
Metodologia
Um site
Dois sites
Metodologia
Metodologia

Instalação
◦ Praia do Cassino (EMA)
◦ IACIT
 150km
 Melhor resolução
 30km a 60 km
 1,5 km
 Δt ~ 15 min
 8 antenas
 4 Transmissão
 4 Recepção

Instalação de outro
sistema
Resultados esperados
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

Caracterização da área de estudo
Validação de dados (modelos e in situ)
Geração de um produto de monitoramento de manchas de óleo no
oceano (PRH–27)
Introdução à metodologia
Geração de mão de obra especializada
Mercado
◦ Indústria do petróleo
◦ Consultoria
◦ Navegação

Meio acadêmico/científico
◦ Dados oceanográficos
Cronograma
Instalação do sistema de radares HF
Até 06/14
Testes e validação dos dados
Até 12/14
Tratamento dos dados obtidos
Até 05/15
Análise e verificação das séries e mapas de correntes
Até 10/15
Obtenção dos resultados e redação da tese
Até 05/17