Use of recent geoid models to estimate mean dynamic topography and geostrophic currents in South Atlantic and Brazil Malvinas confluence

The use of geoid models to estimate the Mean Dynamic Topography was stimulated with the launching of the GRACE satellite system, since its models present unprecedented precision and space-time resolution. In the present study, besides the DNSC08 mean sea level model, the following geoid models were used with the objective of computing the MDTs: EGM96, EIGEN-5C and EGM2008. In the method adopted, geostrophic currents for the South Atlantic were computed based on the MDTs. In this study it was found that the degree and order of the geoid models affect the determination of TDM and currents directly. The presence of noise in the MDT requires the use of efficient filtering techniques, such as the filter based on Singular Spectrum Analysis, which presents significant advantages in relation to conventional filters. Geostrophic currents resulting from geoid models were compared with the HYCOM hydrodynamic numerical model. In conclusion, results show that MDTs and respective geostrophic currents calculated with EIGEN-5C and EGM2008 models are similar to the results of the numerical model, especially regarding the main large scale features such as boundary currents and the retroflection at the Brazil-Malvinas Confluence.

Currents controlling sedimentation, deposits recording palaeo-hydrodynamics – lessons from the continental shelf-slope system off SE South America

The continental margin off SE South America hosts one of the world’s most energetic hydrodynamic regimes but also the second largest drainage system of the continent. Both, the ocean current system as well as the fluvial runoff are strongly controlled by the atmospheric circulation modes over the region. The distribution pattern of particular types of sediments on shelf and slope and the long-term built-up of depositional elements within the overall margin architecture are, thus, the product of both, seasonal to millennial variability as well as long-term environmental trends. This talk presents how the combination of different methodological approaches can be used to obtain a comprehensive picture of the variability of a shelf and upper-slope hydrodynamic system during Holocene times. The particular methods applied are: (a) Margin-wide stratigraphic information to elucidate the role of sea level for the oceanographic and sedimentary systems since the last glacial maximum; (b) Palaeoceanographic sediment proxies combined with palaeo-temperature indicating isotopes of bivalve shells to trace lateral shifts in the coastal oceanography (particularly of the shelf front) during the Holocene; (c) Neodymium isotopes to identify the shelf sediment transport routes resulting from the current regime; (d) Sedimentological/geochemical data to show the efficient mechanism of sand export from the shelf to the open ocean; (e) Diatom assemblages and sediment element distributions indicating palaeo-salinity and the changing marine influence to illustrate the Plata runoff history. Sea level has not only controlled the overall configuration of the shelf but also the position of the main sediment routes from the continent towards the ocean. The shelf front has shifted frequently since the last glacial times probably resulting from both, changes in the Westerly Winds intensity and in the shelf width itself. Remarkable is a southward shift of this front during the past two centuries possibly related to anthropogenic influences on the atmosphere. The oceanographic regime with its prominent hydrographic boundaries led to a clear separation of sedimentary provinces since shelf drowning. It is especially the shelf front which enhances shelf sediment export through a continuous high sand supply to the uppermost slope. Finally, the Plata River does not continuously provide sediment to the shelf but shows significant climate-related changes in discharge during the past centuries. Starting from these findings, three major fields of research should, in general, be further developed in future: (i) The immediate interaction of the hydrodynamic and sedimentary systems to close the gaps between deposit information and modern oceanographic dynamics; (ii) Material budget calculations for the marginal ocean system in terms of material fluxes, storage/retention capacities, and critical thresholds; (iii) The role of human activity on the atmospheric, oceanographic and solid material systems to unravel natural vs. anthropogenic effects and feedback mechanisms

Caracterização da circulação costeira na região sul do mar de Cananéia, litoral sul brasileiro, em apoio a revitalização de edificações marinhas: experimentos-piloto com observações de perfiladores acústicos de corrente

Na região sul do mar de Cananéia, litoral sul brasileiro, está situada na Ilha de Cananéia, desde 1950, a base de pesquisa Dr. João de Paiva Carvalho do Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo - IOUSP. A região em estudo faz parte do complexo estuarino-lagunar Cananéia-Iguape e é caracterizada por regime de marés semidiurnas e correntes predominantemente longitudinais ao canal entre as ilhas de Cananéia e Comprida. Considerando que estudos de circulação costeira são de fundamental importância para a construção e revitalização de edificações marinhas, o presente trabalho consiste em fornecer um cenário oceanográfico de suporte à expansão e/ou revitalização do píer da base de pesquisa. A avaliação é baseada em observações de correntes e de marés registradas em experimentos-piloto realizados em agosto e setembro de 2012. A base de dados de correntes é composta por registros via Acoustic Doppler [Current] Profilers (ADPs), frequências de 500 e 1500 kHz, com visadas verticais e horizontais da coluna de água. Considerando a previsão de maré astronômica, os registros de agosto e setembro não mostraram significativas variações. As possíveis marés meteorológicas não tiveram forte influência sobre o ciclo de maré durante o período amostrado, evidenciando uma fraca ação de correntes geradas por forçantes meteorológicas. Durante a baixamar, os resultados indicaram velocidades longitudinais ao canal com até o dobro da magnitude, da ordem de 0,6 m s-1, em relação aos registros de preamar. A caracterização da circulação local possibilitou inferir que a expansão e/ou revitalização do píer não se mostram suscetíveis a possíveis danos significativos decorrentes da ação de correntes relativamente intensas. Adicionalmente, as velocidades de corrente mais intensas, 1,2 m s-1, características da região próxima ao centro do canal, tendem a conduzir a uma dispersão eficaz e adequada de poluentes ali lançados, beneficiando a preservação da comunidade local de organismos.

Variação do espectro das ondas de Rossby na região da frente Brasil-Malvinas

A média global da variação na quantidade de calor armazenado nos oceanos observada recentemente é positiva (Cabanes et al., 2001; Cazenave & Nerem, 2004), porém, sua distribuição espacial não é homogênea (Polito & Sato, 2008). O calor armazenado está associado, via expansão térmica, à altura da coluna d'água. Portanto, variações espaciais na tendência do calor armazenado tem como consequência mudanças na inclinação da superfície que, por sua vez, implicam em variações nas correntes geostróficas e portanto na energia cinética associada a fenômenos de meso e larga escala. Polito & Sato (2008) observaram tendências predominantemente positivas na amplitude de ondas de Rossby e vórtices de mesoescala nos últimos 13 anos, sugerindo que estes eventos estão, em uma média global, ficando mais energéticos. Estas tendências variam regionalmente e a variabilidade espacial é mais pronunciada próximo da extensão para leste das correntes de contorno oeste (CCO), sugerindo um aumento do cisalhamento da velocidade geostrófica. O afastamento das CCO da costa provoca, na região de sua ocorrência, intensa atividade vortical e meandramento, constituindo, do ponto de vista da anomalia da altura da superfície do mar (AASM), as áreas mais energéticas do planeta. O exemplo no Atlântico Sul é a separação da Corrente do Brasil (CB) em sua região de encontro com a Corrente das Malvinas (CM). A CB flui quase-meridionalmente para sul até aproximadamente 36°S, iniciando seu afastamento da costa até 38°S devido ao encontro de suas águas quentes e salinas com as águas de origem subpolar da CM, conforme Garzoli & Garrafo (1989). Essa região recebe o nome de Confluência Brasil-Malvinas (CBM).