Uso de dados obtidos por sensores orbitais ativos no estudo dos campos de ondas de superfície no Atlântico Norte Tropical

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Eduardo Guilherme Gentil de Farias
• Orientador(a): João Antonio Lorenzzetti
• Banca de defesa: Valdir Innocentini, Nelson Violante de Carvalho, Ricardo de Camargo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Sensoriamento Remoto
• País: BR
• Resumo em Inglês: In this thesis, we analyze a set of data / products from satellite remote sensing (directional wave spectra ENVISAT ASAR, QuikSCAT winds and significant wave height from altimeters), and numerical modeling (Wavewatch-III) for the tropical and mid-latitudes North Atlantic regions, in a period spanning from 2002 to 2008, to identify the regions where swell fields originate, and understand their spatial and temporal distribution patterns and propagation in the open ocean A new method, based on the great circ1es theory, was developed using fuzzy logic, allowing to group distinct SAR observations, and to identify the regions that generate swell fields. The method also allows to evaluate the propagation of these wave groups in deep water. Furthermore, this methodology can be adopted for validation data under extreme wind conditions. The results explicited some problems related to the WW-III model, forced by ECMWF reanalysis winds, concerning the location of the remotely observed swell field generation centers. To analyze the main direction of incidence of the swell fields in northern coast of Brazil, virtual buoys were generated and deployed along a single line, at latitude $5°$, offshore of the northern brazilian coast. In order to validate the results obtained by the fuzzy logic method, we used the Pierson Moskowitz spectrum, comparing different wind bases in the regions of occurrence of storms. It is suggested that the reanalysis data have a significant tendency to under-estimate the wind fields in extreme situations. Additionally, the information obtained from the theory of wave field propagation in great circles, allowed us to proceed with an analysis of the spatio-temporal variability of the wind-seas and swell climatology for the study region. In order to analyze the dynamics of the region, we used multi-sensor data and numerical modeling. The following tests were employed: swell and wind-sea index , key parameters correlation, wave age and Donelan´s test. The databases were monthly and seasonally averaged. The results clearly indicate a total swell dominance in all seasons, with a main NW incidence for the northern brazilian coast. The evaluation of the results suggest that the methods used are robust. All results obtained and the physical interpretation are also consistent with the literature. It is hoped that this thesis will not only contribute with a better understanding of the swell fields in the tropical North Atlantic, but also to assist the development and validation of predictive wave models. The results described here, may contribute for the strategic planning of many human activities in the offshore region.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2012/02.03.16.57

Na presente tese, analisamos um conjunto de dados/produtos de sensores remotos orbitais (espectros direcionais de onda ENVISAT ASAR, ventos QuikSCAT e altura significativa de onda de altímetros) e modelagem numérica (Wavewatch-III) para a região do Atlântico norte tropical e de médias latitudes para o período de 2002 a 2008, visando identificar as regiões de origem dos campos de marulhos (\textit{swell}), bem como sua distribuição espaço-temporal e seus padrões de propagação em oceano profundo. A partir da teoria de propagação em grandes círculos, foi criada uma nova metodologia utilizando lógica difusa que permite agrupar diferentes observações SAR e identificar as regiões geradoras de campos de marulhos, bem como avaliar os padrões dc propagação dessas ondas em águas profundas. Além disso, esta metodologia pode ser adotada para validação de dados de ventos sob condições extremas. Particularmente, os resultados apresentados nessa Tese mostram problemas apresentados pelo modelo WW-III, forçado por ventos de reanálise ECMWF, com relação à localização dos centros geradores de campos de marulhos observados remotamente. Visando analisar a direção preferencial de incidência dos campos de marulhos na costa norte do Brasil, foram implementadas 26 bóias virtuais na latitude $5°$, na região adjacente ao litoral brasileiro. Com o intuito de validar os resultados obtidos por lógica difusa, empregamos a teoria do espectro de Pierson-Moskowitz, comparando diferentes bases de vento nas regiões de ocorrência das tempestades. Nessa etapa, sugere-se que os dados de reanálise possuam uma significante tendência a sub-estimar a intensidade do campo de ventos em situações extremas. De modo complementar, as informações obtidas a partir da teoria de propagação dos campos de ondas em grandes círculos, procedeu-se a análise da variabilidade espaçotemporal da climatologia de vagas (\textit{wind-sea}) e marulhos (\textit{swell}) para a região de estudo, visando analisar a dinâmica da região analisada a partir de dados derivados de multi-sensores e modelagem numérica. Para tanto, foram adotados os seguintes testes: índice de distribuição de vagas e marulhos, correlação de parâmetros-chave, idade da onda e teste de Donelan. Nesta etapa, os dados foram agrupados em médias mensais, tendo sido distribuídos por estações do ano. Os resultados indicam claramente uma total dominância de marulhos, independente da estação do ano, com incidência preferencial NW na costa norte do Brasil. A avaliação dos resultados sugere que os métodos adotados são robustos, uma vez que os resultados obtidos c a interpretação física dos mesmos são consistentes com a literatura. Espera-se que a presente tese contribua não somente para a melhor compreensão dos campos de marulhos incidentes no oceano Atlântico norte tropical e de médias latitudes, mas que também possa auxiliar o desenvolvimento e validação de modelos de previsão de ondas. No âmbito das aplicações, os resultados aqui descritos, poderão auxiliar o planejamento estratégico das diversas atividades \textit{offshore} exercidas na região.