SWITCH - Alternância quinzenal dos forçamentos de fluxo residual em estuários
As correntes residuais nos estuários correspondem à resultante média de um ou mais ciclos de maré. Controlam a circulação de material dissolvido e em suspensão e a intrusão de salinidade nos estuários. O seu conhecimento é, portanto, de extrema importância para a gestão da qualidade da água e no estudo dos processos ecológicos.
De acordo com o conhecimento adquirido nos grandes estuários das latitudes temperadas, supõe-se que a circulação residual seja dominada principalmente por gradientes de densidade horizontal. Neste projeto, determinaremos as circunstâncias em que a circulação residual nos estuários deixa de ser baroclínica (devida à densidade) para ser barotrópica (devida à maré). Esta troca de mecanismo forçador pode induzir reversão na circulação residual afetando, portanto, os processos de transporte a longo prazo. O estudo testará a hipótese de que essa troca pode ser determinada com um número não dimensional: o número interno da maré de Froude, Fr0.
Os estudos realizados em estuários temperados - onde as correntes residuais são dominadas por mecanismos forçadores baroclínicos - mostraram que os fluxos residuais máximos ocorrem durante as marés mortas. Pelo contrário, a investigação em estuários subtropicais, dominados pelo forçamento das marés, mostra que os máximos de correntes residuais ocorrem nas marés vivas. Portanto, a magnitude das correntes residuais pode variar entre marés mortas e marés vivas, mas sua direção (montante ou jusante) e a sua distribuição através do canal permanecem constante.
Recentemente, o paradigma de um mecanismo forçador constante no tempo associado às correntes residuais foi colocado em causa após observações realizadas em estuários subtropicais, semiáridos e temperados. Esses estudos demostraram que, em alguns locais, os gradientes de densidade e de atrito podem alternar em uma escala quinzenal. Essa troca de mecanismo forçador afeta drasticamente os padrões (magnitude, direção, distribuição espacial) das correntes residuais, que passam a depender da amplitude das marés na embocadura. Até ao momento esses estudos têm sido principalmente indicativos de uma hipótese que carece confirmação, devido à extensão temporal e à resolução espacial limitadas da amostragem ao longo do estuário. Apesar dessas limitações, alguns autores propuseram que a concorrência entre os dois mecanismos forçadores pudesse ser caracterizada localmente através do Fr0. No entanto, a validação de alternância entre mecanismos forçadores e a aplicabilidade do Fr0 na caracterização das correntes residuais necessita de confirmação em diferentes secções espaciais ao longo de um estuário.
O objetivo geral do projeto SWITCH (PTDC/CTA-OHR/4268/2021) é caracterizar a troca quinzenal dos mecanismos forçadores responsáveis pelas correntes residuais em estuários poucos estudados. Dois objetivos específicos serão abordados através das seguintes perguntas:
1) Qual é a variabilidade ao longo do estuário da troca quinzenal dos mecanismos forçadores das correntes residuais?
2) O Fr0 é uma métrica robusta para diagnosticar a troca quinzenal em diferentes locais ao longo do estuário?
Para responder às questões colocadas propomos combinar observações de campo com simulações numéricas num estuário com clima semiárido, o Guadiana, onde as observações recentes são os indicadores mais persuasivos até ao momento da existência de uma troca quinzenal entre mecanismos forçadores barotrópicos e baroclínicos. Os objetivos científicos serão abordados por uma equipa internacional de especialistas em hidrodinâmica estuarina. As observações de campo incluirão medições de ciclo de marés e colocação de instrumentação no fundo, com uma resolução espacial apropriada para resolver as variações ao longo e ao largo do estuário. Esses resultados, complementados com os obtidos noutros estuários, serão colocados em um espaço paramétrico (Fr0 vs número de Ekman) de forma a representar a variabilidade espacial e temporal do comportamento dos estuários baseando em parâmetros dinâmicos. Desta forma será proposta uma nova classificação da circulação estuarina capaz de representar o comportamento dinâmico dos estuários (por exemplo, processos de transporte de longo prazo), e complementar as classificações anteriores baseadas em parâmetros ad-hoc (como o caudal dos rios e as correntes de maré).
Como os fluxos residuais controlam a intrusão de sal nos estuários, o projeto estuda um fenômeno de crescente preocupação para muitas populações costeiras, como na região do estudo de caso devido à crescente ocorrência de secas severas. Assim, também propôs abordar questões de gestão relacionadas à intrusão de salinidade por meio do envolvimento das partes interessadas, seguindo uma abordagem participativa. A inclusão de um parceiro especializado em divulgação científica também garantirá uma divulgação eficiente ao público em geral.
O projeto é coordenado pelo Investigador Erwan Garel do CIMA - Centro de Investigação Marinha e Ambiental e tem como parceiros a Universidade da Florida, Universidade de Sevilha, Centro de Ciência Viva de Tavira, LNEC - Laboratório Nacional de Engenharia Civil e a Universidade de Granada.
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Financiamento:
