Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10451/15673
Título: Transport variability of the Canary Current
Autor: Costa, Teresa Maria Grazina do Carmo
Orientador: Hernández-Guerra, Alonso
Dias, Joaquim Guilherme Henriques, 1961-
Palavras-chave: Corrente das Canárias
Transporte de volume e variabilidade
LADCP
UMO
Teses de mestrado - 2014
Data de Defesa: 2014
Resumo: A Corrente das Canárias pode ser dividida num ramo principal que flui através do arquipélago das Canárias e um ramo secundário que flui entre as ilhas mais orientais das Canárias e entre a costa noroeste de África. Para estudar a variabilidade do transporte de volume de água da Corrente das Canárias, os dados CTD e LADCP de vários cruzeiros RAPROCAN foram processados, desde Fevereiro de 2006 a Dezembro de 2012. As 18 estações CTD desses cruzeiros vão de 18.5º-15.5ºW à latitude 29º20'N e desse ponto em diante, até [28º40'N, 13ºW], através do estreito de Fuerteventura-Lanzarote. O ramo secundário da Corrente das Canárias passa entre as ilhas orientais do arquipélago e a Costa noroeste de África (em inglês: Lanzarote Passage - LP). Este ramo foi denominado de Corrente de Afloramento das Canárias (Canary Upwelling Current – CUC (Pelegrí et al., 2006)) e faz também parte do estudo realizado nesta dissertação. O Giro Subtropical do Atlântico Norte (GSAN) é composto pelas seguintes principais correntes: a Corrente Equatorial Norte a Sul, a Corrente do Golfo no bordo ocidental, a Corrente dos Açores a Norte e a Corrente das Canárias (CC) no bordo oriental. Este giro anticiclónico é induzido, em conjunto com a força de Coriolis, pelo campo dos ventos alíseos em torno de 20ºN de latitude e pelos ventos de oeste ao redor dos 40ºN. Na maior parte da sua extensão o GSAN está em balanço geostrófico, excepto nos bordos ocidental e oriental da bacia oceânica, onde outros processos físicos se tornam progressivamente mais importantes. A corrente do bordo oriental começou a ter um maior interesse para a comunidade científica apenas nas últimas décadas devido ao seu envolvimento na variabilidade da circulação termohalina meridional do Atlântico Norte (do inglês: Meridional Overturning Circulation - MOC). Sabe-se hoje em dia que a MOC é responsável por regular o clima da Terra pelo transporte e distribuição de calor e massa através dos oceanos. No Atlântico Norte subtropical, a MOC pode ser decomposta da seguinte forma: o transporte da Corrente do Golfo, o transporte da zona central superior do oceano (inglês: upper mid-ocean - UMO), ou seja, o transporte da superfície até aos 1100 m de profundidade no centro da bacia oceânica (Rayner et al., 2011), e o transporte médio meridional de Ekman da tensão zonal do vento do Atlântico Norte subtropical. Pensa-se que a Corrente das Canárias esteja relacionada com a MOC através do campo local do rotacional do vento, motivo pelo qual se torna muito importante estudar o transporte da CC e a sua variabilidade. Estudos anteriores mostram que, para as camadas superiores da Corrente das Canárias, o transporte resultante de Setembro de 2003 é de -4.7 ± 0.8 Sv e para a Corrente de Afloramento das Canárias é de 1.1 ± 0.5 Sv. Outros estudos indicam que no Outono o transporte da termoclina é de -4.5 ± 1.2 Sv no caso da CC e de 1.8 ± 0.1 Sv no caso da CUC, embora em 2009 o transporte da CC fosse mais forte e enquanto o da CUC estava mais fraco. No Inverno estes valores são ainda mais baixos, com um transporte de -1.7 ± 1.0 Sv no ramo principal da corrente, e de 0.5 ± 0.2 Sv no ramo secundário. Para o Verão, outros estudos indicam uma Corrente de Afloramento das Canárias mais forte e direccionada para sul: -2.4 ± 0.1 Sv. Num estudo onde foram analisados dados de nove anos no LP, o transporte mais intenso verificou-se no Inverno com -1.3 ± 1.3 Sv, mas esta inversão da CUC nem sempre acontece, por vezes ocorre mais cedo, no Outono. Após esta breve introdução sobre a circulação na região em estudo, descreve-se agora resumidamente os dados utilizados e a metodologia adoptada neste trabalho. O Instituto de Oceanografia y Cambio Global (IOCAG) cedeu dados CTD de oito campanhas oceanográficas no âmbito do projecto da Radial Profunda de Canarias - RAPROCAN. Em três dessas oito campanhas também estavam disponíveis dados LADCP. Detalhes sobre cada campanha e sobre o posicionamento das 18 estações analisadas podem ser vistos na tabela 1 e na figura 1 respectivamente. Note-se que as campanhas foram levadas a cabo durante diferentes estações do ano, com excepção da Primavera. Informações sobre os diferentes processamentos de dados LADCP e a qualidade dos mesmos podem ser encontradas no apêndice da dissertação, na página 32. Desses dados calculou-se o transporte de volume da Corrente das Canárias, ao qual foi retirado o efeito do transporte de Ekman à camada de superfície da coluna de água. Comparou-se este transporte com o transporte de Sverdrup local para melhor compreender os processos que ditam a variabilidade da CC. Os dados de vento para estes cálculos são provenientes do National Center for Environmental Prediction (NCEP) e interpolados com o modelo de Weather Research and Forecasting (WRF). Após o ajuste do transporte geostrófico pela informação dos dados de velocidade de LADCP, chegou-se à conclusão que era necessário estabelecer um novo nível de referência para o cálculo da velocidade geostrófica, apenas para o troço zonal das estações analisadas. Finalmente, comparou-se o transporte geostrófico ajustado obtido após a eleição de um nível de referência mais próximo da realidade com o transporte da zona central superior do oceano Atlântico Norte. Este último é proveniente dos programas de Rapid Climate Change - RAPID & RAPID WATCH. Para mais detalhes sobre os dados utilizados neste trabalho e as equações utilizadas para estes cálculos, tal como as variáveis intervenientes, veja-se a secção 2 e 3 respectivamente. Passamos agora à apresentação dos resultados. Analisando os gráficos das figuras 2 e 3 verificamos que as massas de água presentes nesta região são: Água Central do Atlântico Norte (North Atlantic Central Water - NACW), Água Intermédia Antárctica (Antarctic Intermediate Water - AAIW), Água Mediterrânica (Mediterranean Water - MW) e Água Profunda do Atlântico Norte (North Atlantic Deep Water - NADW). Os dois últimos tipos não foram encontrados nas estações de 1-5, entre o arquipélago e a costa africana, como se pode constatar com facilidade pelos diagramas ϴ-S. Na campanha RAPROCAN 1010 é possível ver indícios de um vórtice mediterrânico (do inglês, mediterranean eddy - Meddy) entre as estações 6-10, imediatamente a oeste das ilhas Lanzarote e Fuerteventura. A figura 4 mostra a velocidade geostrófica, para cada uma das campanhas RAPROCAN. Aqui nota-se com clareza o nível de referência escolhido a aproximadamente 3000 m de profundidade, onde a velocidade da corrente é nula. Nas estações cuja coluna de água não atinge essas profundidades - no LP - é possível reconhecer uma dinâmica distinta do resto do transecto. Nessa zona existem essencialmente duas células de velocidade opostas, uma para norte e outra para sul. Geralmente, a corrente que flui para norte está sob a corrente que flui para sul, junto à superfície. Esta tendência inverte-se no Inverno ou até antes, no Outono. Na figura seguinte, vê-se o transporte de volume, por camada, da superfície até ao fundo. A coluna de água foi dividida em 12 camadas, conforme o seu nível de densidade neutra (ver tabela 2). A camada de superfície já conta com a contribuição do transporte de Ekman, de acordo com os valores da tabela 3, que embora pequeno, não pode ser negligenciado na comparação com o transporte de Sverdrup mais adiante. O transporte resultante é negativo, ou seja para sul, com valores mais altos a menores níveis de densidade neutra. A excepção desde último ponto é a campanha de 1212 onde o sinal do transporte junto à superfície não é muito claro. O transporte mais intenso verifica-se em Agosto e em Outubro. Para completar esta análise, veja-se a figura 6 sobre o transporte acumulado por pares de estações, focando apenas no transporte da termoclina (linha vermelha). Aqui separou-se o transporte a Este de Lanzarote do transporte da restante parte do transecto, para melhor entender a dinâmica individual destes locais. A inversão da Corrente de Afloramento das Canárias também é visível nestes gráficos ao observarmos a linha entre -14º e -13º de longitude. O sinal incerto do mês de Dezembro devido à presença de vórtices (como se pode constatar pelos máximos e mínimos alternados nos gráficos) explica o que já foi mencionado sobre a figura 5. Apesar disso, torna-se claro que o transporte acumulado da CC é sempre para sul. A secção 4.3 explica em que medida os dados LADCP ajudam a avaliar a velocidade geostrófica e consequentemente o transporte calculado anteriormente. Para tal, compararam-se individualmente os perfis de velocidade geostrófica e de velocidade LADCP. Através da diferença média entre os dois perfis, obtiveram-se velocidades de referência por cada par de estações. Estas serão por sua vez adicionadas à velocidade geostrófica, criando assim perfis de velocidade ajustada. Isto nem sempre é possível realizar, dependendo do ruido presente nos dados LADCP. Houve vários destes casos na campanha de 1211, como se pode ver pela figura 9. A figura 10 mostra o transporte de volume resultante, por camada, após o ajuste de LADCP. Comparando com a figura 5, nota-se que o transporte muda de sinal, em profundidade, a um nível de densidade neutra mais perto da superfície que na figura 5. Por este motivo podemos declarar que o nível inicial de referência para o cálculo da velocidade geostrófica terá de ser redefinido. No entanto, se compararmos a figura 11 com a sua homóloga de transporte inicial acumulado (fig. 6), podemos constatar as maiores diferenças do transporte inicial estão nos níveis intermédios e profundos. As semelhanças entre os transportes de termoclina permitem assim o estudo da variabilidade do transporte mesmo entre campanhas sem ajustes de LADCP. Passemos então aos resultados finais. As figuras 12 e 13 são semelhantes à figura 5, ou seja, mostram o transporte de volume resultante por camada. Para as campanhas com dados LADCP mostram-se duas curvas em cores distintas, para o transporte com e sem ajustamento. A principal diferença entre as figuras 12 e 13 é que a primeira apenas mostra o transporte resultante para as estações de 1-5, junto à costa africana. Nessa figura, na campanha RAPROCAN 1010, vê-se claramente a fase de transição da direcção da CUC. É nessa altura que a corrente se torna instável após o cessamento dos fortes ventos alíseos de Verão. Isto permite o afloramento do fluxo subsuperficial para norte, instalando-se assim a inversão da CUC visível nas campanhas de 1211 e 1212. A figura 13 já foi gerada após estabelecer um novo nível de referência para o cálculo da velocidade geostrófica. Também aqui nas primeiras camadas de densidade neutra o transporte atinge maiores valores do que em profundidade. No gráfico de 1212 o sinal do transporte é pouco claro, provavelmente devido à sua baixa magnitude. A diferença entre o transporte com e sem ajuste de LADCP está dentro do erro calculado, representado na figura 11, motivo pelo qual a variabilidade do transporte pode ser analisada sem o ajuste de LADCP. Finalmente temos na figura 14 o transporte acumulado, por par de estações, obtido com o novo nível de referência. O transporte local de Sverdrup está representado pela linha negra, enquanto a laranja podemos ver o transporte acumulado longitudinalmente, composto pelas camadas com transporte resultante para sul (ver figura anterior). Esta linha representa o transporte do ramo principal da corrente das Canárias com um transporte máximo a 0808, em conformidade com os ventos alíseos fortes neste período. Em 1010 nota-se novamente a presença do Meddy pelo pico abrupto para sul, característico de uma rotação anticiclónica. O transporte de Sverdrup é bastante similar à linha laranja, com a clara excepção de 0902. Este facto será discutido em seguida na secção 5. O transporte de Sverdrup depende principalmente do rotacional da tensão do vento. Para a região em causa, a distribuição espacial do rotacional apresenta uma estrutura complexa com células alternadamente positivas e negativas a su-sudoeste das ilhas (vide figura 15). Comparando as várias campanhas para o mês de Fevereiro nota-se que existe muita variabilidade, provavelmente devido à passagem de sistemas de baixa pressão que perturbam o campo do vento, próprio desta altura do ano. Apesar disso, é preciso ter em conta que a teoria de Sverdrup foi desenvolvida para o oceano interior, podendo não explicar por completo o transporte de volume na bacia das Canárias. Um resumo da variabilidade dos transportes de volume, de Sverdrup, e de Ekman nessa área pode ser consultado na tabela 5. Por fim, comparamos a variabilidade do transporte da Corrente das Canárias com a variabilidade da circulação termohalina através da análise do transporte na zona central superior do Atlântico Norte (UMO). Veja-se então na figura 16 o transporte da UMO estandardizado e o correspondente desvio padrão. O transporte estandardizado da Corrente de Afloramento das Canárias varia aproximadamente com a linha da UMO estandardizada, o que se pode ver pelos pontos azuis, vermelhos e amarelos (diferentes modos de calcular a CUC). A excepção é a campanha de 1010 correspondente ao número 6, pois a UMO nesse ano está longe da média (ponto preto). A verde está o transporte estandardizado do ramo principal da CC, apenas para as campanhas com um transporte relativamente substancial. A correlação entre transportes de CC e UMO é muito menor que a correlação com a Corrente de Afloramento das Canárias. Esta dissertação permitiu estudar a variabilidade do transporte de volume da Corrente das Canárias através do processamento de dados de 8 diferentes campanhas oceanográficas RAPROCAN. O campo do rotacional da tensão do vento apresenta uma estrutura muito complexa pelo que o cálculo do transporte local de Sverdrup requer algum cuidado nesta região, o que explica, em parte, a discrepância entre os transportes na campanha de 0209. Identificámos a dinâmica local da Corrente de Afloramento das Canárias, entre o arquipélago e a costa africana. O transporte da CUC varia entre [-3.9; 0.3] Sv, sofrendo uma inversão no fim de Outubro até Dezembro inclusive. O ramo principal da CC varia entre [-6.1; -1] Sv, onde a magnitude máxima é atingida na campanha de 0808 e a mínima em 0207, o que está aproximadamente de acordo com outros estudos referidos na secção 6. Os resultados confirmam a relação entre as variabilidades mensais do transporte da Corrente de Afloramento das Canárias e do transporte da zona central superior do Atlântico Norte. Apesar da informação reunida neste trabalho, conclui-se que são necessários mais dados para entender o que está na origem da relação entre a UMO e os ramos da Corrente das Canárias para de futuro ser possível fazer previsões do comportamento da circulação termohalina e o consequente impacto no nosso clima.
The Canary Current can be divided into a main branch flowing through the Canarian archipelago and a smaller branch flowing between the easternmost Canary Islands and the northwest of Africa. To study the variability of the water volume transport of the Canary Current, CTD and LADCP data of various RAPROCAN cruises were processed, from February 2006 to December 2012. The 18 CTD stations go from 18.5º-15.5ºW at latitude 29º20’N and from that point on until [28º40’N, 13ºW], through the Fuerteventura-Lanzarote strait. The water mass characteristics were derived from the CTD data, as well as the geostrophic velocities, computed through the thermal wind equation. These velocities were then adjusted through the LADCP drawn reference velocities in order to obtain temporal and spatial variability of the volume transport of the Canary Current. We found a clear difference between the variability of the main branch of this current and the branch flowing through the Lanzarote Passage – the Canary Upwelling Current. The transport of the latter current varies throughout the RAPROCAN cruises approximately between [-3.9; 0.3] Sv, where positive values represent northward transport. A seasonal inversion of this flow of both thermocline and intermediate waters was identified. The southward transport of the main branch of the Canary Current fluctuates between [-6.1; -1] Sv, with the strongest transport taking place in August and the weakest in February 2007. Finally, a comparison between the Canary Current and the upper mid-ocean transport variability of the Atlantic Meridional Overturning Circulation was done. It showed an evident correlation between the upper mid-ocean transport and the Canary Upwelling Current.
Descrição: Tese de mestrado em Ciências Geofísicas, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014
URI: http://hdl.handle.net/10451/15673
Designação: Mestrado em Ciências Geofísicas
Aparece nas colecções:FC - Dissertações de Mestrado

Ficheiros deste registo:
Ficheiro Descrição TamanhoFormato 
ulfc112540_tm_Teresa_Costa.pdf6,97 MBAdobe PDFVer/Abrir


FacebookTwitterDeliciousLinkedInDiggGoogle BookmarksMySpace
Formato BibTex MendeleyEndnote Degois 

Todos os registos no repositório estão protegidos por leis de copyright, com todos os direitos reservados.