Estimativa da taxa de dissipação de energia associada à quebra de ondas à partir de dados SAR - Rafael Duarte Viana (2020)
A taxa de dissipação de energia total na superfície do oceano, t, fornece uma estimativa de primeira ordem da taxa de entrada de energia cinética na interface oceano-atmosfera. Estudos sobre a distribuição espacial e temporal da taxa de dissipação de energia são importantes para melhorar os atuais modelos climáticos e de onda. Diversos estudos já foram conduzidos afim de parametrizar t em função da velocidade do vento e de parâmetros de ondas. Métodos oceanográficos tradicionais utilizam medidas remotas (a partir de sensores em plataformas ou aerotransportados) e aquisições de dados in-situ para estimar t, contudo estes métodos cobrem pequenas áreas no tempo e são difíceis de reproduzir em oceano aberto. O sensoriamento remoto orbital apresenta o potencial para estimar alguns parâmetros relacionados à quebra das ondas em uma escala sinóptica, incluindo a taxa de dissipação de energia. Contudo, estimativas de t em condições de velocidade de ventos fracos à moderados utilizando os atuais métodos de Radar de Abertura Sintética (SAR) polarimétricos não possuem uma boa correlação com os valores esperados a partir de modelos paramétricos. Assim, o objetivo principal do trabalho foi utilizar dados SAR polarimétricos para estimar t em diferentes condições de velocidade do vento e estado do mar, em condições de velocidades de vento em superfície abaixo de 10 ms−1. Um conjunto de nove imagens RADARSAT-2 QUAD-POL em diferentes condições meteorológicas de estado de oceano, em conjunto com simulações numéricas obtidas do modelo de ondas WaveWatch III e dados in-situ, foram utilizadas para a análise. A metodologia utilizada consistiu em decompor o sinal de retroespalhamento SAR em termos de duas contribuições: uma contribuição polarizada, associada com a resposta rápida do vento local (retroespalhamento Bragg), e uma contribuição não-polarizada (NP), associada com a quebra da onda (retroespalhamento não-Bragg). Dois modelos de retroespalhamento SAR foram utilizados: a versão simplicada do modelo de duas-escalas formulado por Valenzuela e o modelo de duas-escalas BPM (Boundary Perturbation Method). Parâmetros de vento e onda foram estimados a partir da contribuição NP e utilizados para etimar t utilizando um modelo paramétrico dependente destes parâmetros. Os resultados obtidos foram analisados utilizando as saídas do modelo WaveWatch III e medidas prévias documentadas na literatura. Para condições predominantes de vagas, t estimado dos dados SAR mostraram boa concordância com a dissipação associada à quebra de ondas quando comparados às simulações numéricas. Em condições predominantes de marulhos, a taxa de dissipação foi até uma ordem de magnitude maior do que o esperado. A metodologia adotada mostrou-se satisfatória para estimar a taxa de dissipação para condições de ventos fracos à moderados (abaixo de 10 ms−1), uma condição ambiental para os quais os métodos atuais utilizando SAR polarimétrico não são capazes de estimar t adequadamente.