Análise do Tempo de Residência e da Trajetória
de Partículas Lagrangeanas no Estuário da
Lagoa dos Patos
Aluno: Paulo Victor Lisboa
Orientador: Elisa Helena Fernandes
Nível: Mestrado
Ingresso: 1º SEM 2013
Sumário da Apresentação
• Contextualização
• Estudo do Tr
• Introdução e Objetivos
– Metodologia
– Resultados e Conclusões
• Projeto de Dissertação
• Cronograma de atividades
...
Introdução
Ecologia do ELP: Condicionada primariamente pelas
variações hidrológicas de curto e médio prazo.
– Processos Hidrológicos controlados pelos: Regimes
meteorológicos local e regional (precipitação
pluviométrica e ventos, principais forçantes);
• Determinam as condições físicas e químicas da coluna d’água e da
dinâmica dos sedimentos
– Eventos Naturais esporádicos e imprevisíveis, porém episódicos
(El Niño): Causa de profundas alterações nesse regime, bem
como perturbações antrópicas de escala prolongada (dragagens,
pesca descontrolada)
• Desequilibram a estrutura e alteram a dinâmica de populações e
comunidades do bentos, placton, nécton e a distribuição dos habitats
submersos e emersos no ELP.
Introdução
Tempo de Residência (Tr): é o tempo médio que a água
doce, ou uma partícula introduzida num sistema aquático,
reside no ambiente antes de sair (Monsen et al.,2002).
– Tr é dinâmico: pois é influenciado por qualquer fator que afete o
movimento das suas águas, incluindo a descarga continental, a
maré, o vento, a estratificação e a topografia do sistema
(BROOKS et al., 1999).
– Tr é importante: Para o estudo dos processos químicos e
biológicos que ocorrem nos corpos d’água, pois tem implicações
diretas na qualidade da água (Ambrosetti et al., 2003)
Objetivos
Contribuir para o entendimento da variabilidade espacial e temporal de
processos hidrodinâmicos no Estuário da Lagoa dos Patos (ELP).
•
Avaliar o comportamento do Tempo de Residência (Tr) do ELP em diferentes
condições de descarga e vento;
•
Avaliar o comportamento do Tr do ELP em diferentes profundidades na
coluna d’água;
•
Avaliar a trajetória de partículas Lagrangeanas em função das forçantes
físicas do ELP.
Área de Trabalho
• Estuário da Lagoa dos Patos (ELP);
• Circulação controlada pelo vento e descarga fluvial;
• Rios: Guaíba, Camaquã e São Gonçalo;
• Canais variando de 10 a 18 m;
• Área ~1000 km²;
• Morfologia = alto gradiente de velocidade = estratificação
(Möller at al., 2001 )
Material e Métodos
TELEMAC 3D
•
Laboratoire National d´Hydraulique (LNH) - Electricité de France (EDF), na França;
•
Baseado na técnica de elementos finitos para simular fluxos em rios, estuários e regiões costeiras;
•
Sistema Modular e os resultados hidrodinâmicos podem ser usados em outros módulos.
Etapas da modelagem:
Materiais e Métodos
Domínio e grade numérica do TELEMAC 3D
Materiais e Métodos
Representação da grade batimétrica do TELEMAC 3D
Molhes
Antigos
Molhes
Antigos
COLOCAR
Molhes
FIGURASAntigos
DA BOCA
AS DUAS
O PASSADO E O PRESENTE
DOS MOLHES E ESCLARECER O QUE É
Molhes Antigos
RESSALTAR QUE ESTES RESULTADOS SÃO DA CONFIGURACÃO PASSADA
Molhes
Novos
Molhes
Novos
Molhes
Novos
Material e Métodos
TELEMAC System - ©EDF - Laboratoire National d´Hydraulique et Environnement, Electricité de France
Condições iniciais e de contorno:
Batimétricos : carta náutica da DHN e
complementados com dados detalhados fornecidos
pelo Porto
Vento: Projeto Reanálise da NOAA (National Oceanic &
Atmospheric Administration www.cdc.noaa.gov/cdc/reanalysis), resolução espacial
de 6 graus e temporal de 6 horas.
Descarga: ANA (Agência Nacional de Águas www.ana.gov.br)
Maré: Modelo global Grenoble Model FES95.2.
Campos de Salinidade, Temperatura e Velocidade:
Projeto OCCAM (Ocean Circulation and Climate
Advanced Modeling Project –
http://www.soc.soton.ac.uk)
Material e Métodos - PASSADO
CENÁRIO
Descarga baixa (cte)
Descarga alta (cte)
DESACARGA
FLUVIAL
1000 m³ s-1
8000 m³ s-1
Simulações realizadas para um
período de 200 dias, considerando
condições reais de vento e demais
forçantes.
A direção do vento analisada foi de
NE (Vazante)
– Moderado (8,31m/s)
– Fraco (0,27m/s)
- Análises de Tr
- Trajetórias em diferentes
profundidades
Materiais e Métodos - PASSADO
Foram utilizadas 15 camadas
(fundo=1 e superfície=15).
Foram escolhidos os níveis 2, 8 e
14, a fim de avaliar o
comportamento do Tr em diferentes
profundidades.
Materiais e Métodos - PASSADO
Trajetória da Partícula
• BlueKenue
• Tempo de Residência
• Trajetória
Resultados – PASSADO
Evento de Vento Moderado
Evento de Vento Fraco
Região de lançamento
Vazão (m³/s)
Região de lançamento
Vazão (m³/s)
Alto estuário
8000
1000
Alto estuário
8000
1000
Superfície
30,4
660*
Superfície
66,6
903**
Meio
51,9
31
Meio
58,7
903**
Fundo
53,6
86,6
Fundo
111
903**
Médio estuário
8000
1000
Médio estuário
8000
1000
Superfície
9,6
241,75 *
Superfície
16,8
903**
Meio
8,7
10,4
Meio
15,3
217,6
Fundo
12,9
14,4
Fundo
27
220,9
Baixo Estuário
8000
1000
Baixo Estuário
8000
1000
Superfície
1,56
1,76
Superfície
2,69
4,4
Meio
1,36
1,78
Meio
2,33
5,3
Fundo
2
2,5
Fundo
3,4
15,6
Abaixo de 100 horas
92,59%
Abaixo de 100 horas
55,55%
Abaixo de 50 horas
84%
Abaixo de 50 horas
80%
Resultados - PASSADO
• Tr x ventos x descarga:
– Vento NE moderado: 92,6% das partículas saíram do estuário
antes de atingir 100 horas de Tr.
– Ventos NE fraco: 55,55% das partículas saíram antes de atingir
100 horas de Tr.
– À medida que a intensidade do vento diminui, o período que a
partícula permanece no estuário aumenta. Entretanto, quando
ventos fracos são combinados com baixa vazão, as partículas
lançadas no alto estuário tendem a permanecer no interior da
Lagoa dos Patos
Resultados - PASSADO
Trajetórias de partículas com vazante baixa e
vento fraco
Linha branca – camada superficial
Linha preta – camada de fundo
Linha verde – camada do meio
Ponto de
Lançamento
Resultados - PASSADO
Partícula lançada no ALTO ESTUÁRIO
Trajetórias de partículas no
evento de vento NE moderado
em baixa descarga
Trajetórias de partículas no
evento de vento NE fraco em
baixa descarga
Resultados - PASSADO
Partícula lançada no MÉDIO ESTUÁRIO
Trajetórias de partículas no
evento de vento NE moderado
em descarga baixa
Influência do
canal de
navegação
Trajetórias de partículas no
evento de vento NE fraco em
descarga baixa
Resultados - PASSADO
Partícula lançada no BAIXO ESTUÁRIO
Trajetória da partícula no evento de
vento NE moderado em descarga
baixa
Influência do
canal de
navegação
Trajetória da partícula no evento de
vento NE fraco em descarga baixa
Resultados - PASSADO
Influência da Batimetria na trajetória
Resultados - PASSADO
– Partículas lançadas no alto e no médio estuário, em
vazões alta, apresentaram os maiores valores de Tr na
camada de fundo
Função da presença de uma cunha salina que retarda a saída
da partícula do complexo.
– Em baixa vazão os maiores Tr foram encontrados na
camada superficial
Função da contribuição da descarga fluvial
– No baixo estuário, a camada mais profunda
apresentou o maior Tr, para todas as vazões
simuladas.
Função da contra corrente salgada entrando no estuário pelo
canal que aumenta o Tr das partículas nessa profundidade
(Lisboa et al, 2014)
Resultados - PASSADO
– Quanto a profundidade, partículas lançadas no alto
variam suas trajetórias de forma diferente até a
hidrodinâmica levar essas partículas para o canal.
A presença desse canal principal, resulta num afunilamento na
trajetória da partícula.
– No médio e baixo estuário: sem grandes variações na
trajetória.
Os pontos estão inseridos no canal, sendo levado para
fora do estuário.
(Lisboa et al, 2014)
Conclusões
• Influência da hidrodinâmica no Tr do ELP é notória;
• O vento tem participação fundamental na
determinação do Tr, uma vez que mesmo nas
camadas superficiais de baixa vazão encontramos
valores altos para essa situação;
• A descarga fluvial controla o Tr das partículas onde
o vento não tem tanta, isto é, nas camada mais
profundas
Conclusões
• A batimetria contribui tanto no Tr quanto na
trajetória, isso por que a tendência é de
acompanhar o canal de navegação;
• Em baixas vazões no alto estuário as partículas
ficam mais propícias a ficarem retidas nas margens
do estuário, principalmente nas áreas mais rasas.
• A cunha salina tem participação importante em
manter a partícula por mais tempo no complexo
estuarino;
Projeto de Dissertação
Estudos de Longa Duração para Avaliação de Impactos Naturais e Antrópicos
no Estuário da Lagoa dos Patos e Costa Adjacente: Variabilidade Espacial e
Temporal de Processos Hidrodinâmicos
•
Avaliar o comportamento do Tempo de Residência do ELP em diferentes
profundidades na coluna d’água;
•
Estudar os ciclos de salinização e dessalinização do ELP;
•
Avaliar a resposta do Tempo de Residência aos ciclos de salinização e
dessalinização do ELP;
•
Analisar possíveis alterações nos fluxos entre o Estuário e a Região Costeira
adjacente.
Material e Métodos - PRESENTE
OBS.: As simulações reais de 5
anos, com dados de descargas da
A.N.A. E FORÇANTES REAIS
Salinização
e
Dessalinização
ANALISES DE TR
E TRAJETORIAS EM DIFERENTES PROF.
EM ANDAMENTO….
Material e Métodos - PRESENTE
Malha – Configuração Atual
Próximos Passos
Será realizada uma análise EOF a
fim de ter uma noção
probabilística espaço/temporal
das massas fitoplantônicas
localizadas na área de estudo;
Sendo necessário a
escolha da escala
temporal e espacial das
imagens orbitais, assim
com o melhor
tratamento das
mesmas para o
método.
Cronograma
X – Atividade Encerrada
X – Atividade em andamento
X – Atividade não concluída
OBRIGADO !!!