Caracterização da frente subtropical de plataforma e seu impacto na atmosfera utilizando o modelo regional acoplado COAWST

Abstract

A Plataforma Continental Sul Brasileira (PCSB) é considerada uma importante região do litoral do Brasil, suas massas d’água e os processos dinâmicos apresentam um comportamento sazonal que imprime fortes efeitos no ecossistema costeiro. Com objetivo de caracterizar a Frente Subtropical de Plataforma (FSTP) e seu impacto na atmosfera, o presente trabalho utilizou o modelo acoplado oceano-atmosfera COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) para estudar, na região da PCSB, a distribuição das massas d’água e a variabilidade oceânica durante o ano de 2012. Assim como, o acoplamento oceano-atmosfera durante 10 dias do mês de junho de 2012, coincidentes com a realização do cruzeiro oceanográfico ACEx/SIMTECO. Os resultados de ambos os períodos de estudo foram comparados com observações históricas, com dados coletados in situ pelo cruzeiro ACEx/SIMTECO e com dados de satélite. Os resultados indicam que essa componente foi capaz de reproduzir as principais características termohalinas e a sazonalidade das águas que dominam a PCSB. A mistura entre as águas de plataforma subtropicais e subantárticas que ocorre na FSTP, apresentou uma clara mudança sazonal em seu volume. Como consequência da mistura e da oscilação sazonal de posição da FSTP, a estabilidade da coluna d´água dentro da PCSB também muda sazonalmente. Os valores de temperatura da superfície do mar (TSM) e altura da superfície do mar mostraram valores sazonais de REQM inferiores a 2°C e um skill médio superior a 0,75. Valores de velocidade sobre a plataforma para a Corrente Costeira do Brasil (CCB) chegam 0,6 (m.s-1), enquanto o transporte para a Corrente do Brasil (CB) e CCB foram de -7 a -44 Sv e -0,3 a 0,3 Sv, respectivamente. Os mapas sazonais de energia cinética média e energia cinética turbulenta representam o comportamento já conhecido da CB e ressaltam a importância do fluxo costeiro médio ao largo da costa da Argentina ao longo do ano. A comparação dos dados do modelo atmosférico, rodado no modo acoplado do COAWST, com dados observacionais indicam um satisfatório desempenho do modelo em representar as variáveis temperatura potencial, umidade relativa e específica, assim como os campos de vento na superfície do mar. O módulo atmosférico do COAWST foi também capaz de representar as variações da camada limite atmosférica marinha (CLAM), mesmo em condições sinóticas pré e pós-frontais como as observadas durante a realização do cruzeiro ACEx/SIMTECO. O presente trabalho apresenta, pela primeira vez para a região de estudo, resultados que demonstram a robustez do modelo regional COAWST em descrever o comportamento sinótico da atmosfera frente aos gradientes de TSM na região da PCSB. E oferece novos subsídios para o estudo do comportamento do sistema acoplado oceano-atmosfera nesta importante região da costa brasileira.

The South Brazilian Continental Shelf (SBCS) is considered an important region of Brazilian coast, their water masses and the dynamic processes present a seasonal behavior that has strong effects on the coastal ecosystem. In order to characterize the Subtropical Shelf Front (STSF) and its impact on the atmosphere, this work used the ocean-atmosphere coupled model COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport) to study, in the SBCS region, the distribution of water massas and ocean variability during the year 2012. As well, the ocean-atmosphere coupling during 10 days of June 2012, coinciding with the ACEx/SIMTECO oceanographic cruise. The results of both study periods were compared with historical observations, data collected in situ by the ACEx/SIMTECO cruise and satellite data. The results indicate that this component was capable of reproducing the main thermohaline characteristics and the seasonality of dominant waters of the SBCS. The mixture between subtropical and subantarctic shelf waters that occurs in the STSF, showed a clear seasonal change in its volume. As consequence of mixing and seasonal STSF oscillation, the stability of the water column within the SBCS also changes seasonally. The values of sea surface temperature (SST) and sea surface height showed seasonal RMSE values below 2 °C and an average skill greater than 0,75. Velocity values on the shef for Brazilian Coastal Current (BCC) reach 0,6 (ms-1), while transport to Brazil Current (BC) and BCC were -7 to -44 Sv and -0, 3 to 0.3 Sv, respectively. The seasonal maps of medium kinetic energy and turbulent kinetic energy represent the behavior of the BC and highlight the importance of the average coastal flow off the coast of Argentina during the year. The comparison of data from the atmospheric model, run in coupled mode of COAWST, with observational data indicates a satisfactory performance of the model in representing the variables potential temperature, relative and specific humidity, as well as the wind fields at the surface of the sea. The atmospheric module of COAWST was able to represent the variations of marine atmospheric boundary layer (MABL), even in pré and post-frontal synoptic conditions such as those observed during the ACEx/SIMTECO cruise. The present work presents, for the first time in this region, results that demonstrate the robustness of the COAWST regional model in describing the synoptic behavior of the atmosphere in front of SST gradients in the SBCS region. And offers new subsidies for the study of the behavior of the ocean-atmosphere coupled system in this important region of the Brazilian coast.