Dados de Ondas
O SMC-Brasil possui uma base de dados de ondas DOW que consiste em dados de altura significativa (Hs), período médio (Tm), período de pico (Tp), direção de pico (θp), direção média (θm), dispersão direcional e espectros de energia para o período de 1948 a 2008 (60 anos) com resolução horária. Dados de onda em alta resolução espacial (177.560 pontos espaçados a cada 1km de 0 a 20m de profundidade e 12.064 pontos a cada 10km a partir de 20m de profundidade) estão disponíveis para propagação em toda a costa brasileira. São dados calibrados e validados para serem aplicados em estudos da dinâmica costeira do Brasil.
Dados de Reanálise
Os dados de reanálise de onda foram gerados em duas etapas principais:
Na primeira etapa a base de dados de ondas em águas profundas Global Ocean Waves (GOW) foi obtida a partir de reanálises globais durante um período de 60 anos, 1948 a 2008, utilizando o modelo WWIII (Wave Watch III), versão 2.2 (TOLMAN, 2002). As simulações foram forçadas com reanálise atmosférica NCEP/NCAR (National Center for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research) que incluiu a variabilidade de ventos globais e de cobertura de gelo. Foi utilizada a batimetria global GEBCO (General Bathymetric Chart of the Oceans), obtida da página web www.gebco.net, que foi construída baseando-se na combinação de dados procedentes de sondas de navios e satélites. A reanálise foi executada em malha global de resolução de 1,5°x1°, com aninhamento de malhas de maior detalhe ao longo da costa da América Latina e Caribe. Na costa brasileira a malha de detalhe apresenta resolução de 0,5°. Como resultados, foram obtidos parâmetros de onda para todo o globo (REGUERO et al., 2012).
A base de dados GOW foi calibrada e validada através de dados de altimetria de satélites das missões Jason 1, Jason 2, TOPEX, ERS-2, Envisat e GFO e também validada com dados de 21 boias espalhadas em águas profundas nos oceanos Atlântico, Pacífico e no mar do Caribe (REGUERO et al., 2012).
Exemplo dos resultados obtidos a partir da reanálise global (Hs).
Por possuírem características globais, os dados GOW não são adequados para estudos nas zonas costeiras do Brasil. Desta forma, com o objetivo de aproximar esses dados de onda até a costa foi então realizado um downscaling para proporcionar características regionais a esta base de dados.
Na segunda etapa a base de dados Downscaled Ocean Waves (DOW) foi gerada a partir da realização da transferência de dinâmica de águas profundas para águas intermediárias através de simulações executadas com o modelo numérico SWAN (BOOIJ et al., 1999) em 17 malhas ao longo do litoral brasileiro. Para tal foi utilizada a batimetria das cartas náuticas brasileiras e folhas de bordo digitalizadas pelo projeto, no intuito de melhorar a resolução da batimetria anterior GEBCO. Dados de vento (Reanálise 1 – NCEP/NCAR) também foram utilizados. A Reanálise 1 consiste em campos de vento com resolução espacial de 1,9° e temporal de 6 horas para o período de 60 anos (1948-2008). Tal reanálise foi escolhida por ser aquela que proporcionaria a maior série de ondas. No entanto, dados de vento obtidos por satélite só estão disponíveis a partir de 1978 (KISTLER et al., 2001). Isso significa que a assimilação de dados em reanálises de vento só é possível para períodos após 1978, sendo as reanálises mais confiáveis para os últimos 40 anos. Apesar disto, o método de calibração aplicado por Reguero et al. (2012) à base de dados GOW demonstrou ter um bom ajuste para dados de onda resultantes destes ventos. Os dados DOW foram calibrados com os mesmos dados de altimetria dos dados GOW.
Malhas de propagação utilizadas em cada uma das 17 zonas em que foi dividido o litoral brasileiro para realização do downscaling.
A base de dados DOW com parâmetros de altura significativa de onda (Hs), período médio (Tm), período de pico (Tp) e direção média de onda (θm) se encontra disponível no SMC para a realização da propagação final de ondas até a costa utilizando o modelo numérico OLUCA. Esta foi validada através de dados de altimetria de satélites das missões Jason 1, Jason 2, TOPEX, ERS-2, Envisat e GFO e também validada com dados de 2 boias, sendo uma boia de propriedade da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) localizada em Tramandaí – RS a 17m de profundidade (29°59’58”S, 50°06’09”O), validada pelo IH Cantabria; e outra localizada à 80m de profundidade, boia Datawell Waverider Mark II (WR) do Programa de Informação Costeira online (PIC online) do Laboratório de Hidráulica Marítima da Universidade Federal de Santa Catarina (LaHiMar – UFSC), fundeada entre os anos de 2001 a 2005, a 35km da costa da Ilha de Santa Catarina (27°42’18”S, 48°8’2,4”O), validada por Gomes da Silva et al. (2015).
Mais detalhes do processo de geração, calibração e validação das reanálises GOW e DOW podem ser encontrados em Mínguez et al. (2011), Reguero et al. (2012), Camus et al. (2013), Gomes da Silva et al. (2015) e no Documento Temático de Ondas.
Exemplo de distribuição espacial dos dados de ondas DOW no entorno da Ilha de Santa Catarina (Malha 14 do downscaling).
Solicitação de Dados do SMC-Brasil
Sendo um dos produtos gerados no projeto SMC-Brasil, a possibilidade de acesso, via SMC Tools, a uma base de dados de ondas, nível (maré astronômica e meteorológica) e batimetria para a costa brasileira é de extrema importância. Os dados batimétricos estão disponíveis para download de acordo com a região brasileira: NORTE, CENTRO e SUL, em formato xyz, com datum vertical DHN e horizontal WGS84. Já os dados de ondas e nível são acessados utilizando a ferramenta SMC-Brasil – Não estão disponíveis os dados brutos, mas sim gráficos com resultados destes no ponto de análise escolhido.
IMPORTANTE: Quando utilizar a ferramenta SMC-Brasil ou as suas bases de dados agradecer o “Ministério do Meio Ambiente (MMA) brasileiro, a Agência Brasileira de Cooperação (ABC) e a Agência Espanhola de Cooperação Internacional para o Desenvolvimento (AECID) através do financiamento do Projeto SMC – Brasil”.
Referências
BOOIJ, N.; RIS, R. C.; HOTHUIJSEN, L. H. A third-generation wave model for coastal regions, Part I: Model description and validation. Journal of Geophisical Research, v.104, n. C4, pp. 7649-7666, 1999.
CAMUS, P.; MENDEZ, F.J.; MEDINA, R.; TOMAS, A.; IZAGUIRRE, C. High resolution downscaled ocean waves (DOW) reanalysis in coastal áreas. Coastal Engineering, v.72, p.56-68, 2013.
GOMES DA SILVA, P.; KLEIN, A.H.F.; GONZÁLEZ, M.; GUTIERREZ, O.; ESPEJO, A. Performance assessment of the database downscaled ocean waves (DOW) on Santa Catarina coast, South Brazil. Anais da Academia Brasileira de Ciências, v.87, n.2, p.623:634, 2015.
KISTLER, R.; KALNAY, E.; COLLINS, W.; SAHA, S.; WHITE, G.; WOOLLEN, J.; CHELLIAH, M.; EBISUZAKI, W.; KANAMITSU, M.; KOUSKY, V.; VAN DEN DOOL, H.; JENNE, R.; FIORINO, M. The NCEP-NCAR 50-year reanalysis: Monthly means CD-ROM and documentation. Bulletin of the American Meteorological Society, v.82, n.2, p.247-268. 2001
MÍNGUEZ, R.; ESPEJO, A.; TOMÁS, A.; MÉNDEZ, F. J.; LOSADA, I. J. Directional calibration of wave reanalysis databases using instrumental data. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. v. 28, p.1466–1485. 2011.
REGUERO, B.G.; MENÉNDEZ, M.; MÉNDEZ, F.J.; MÍNGUEZ, R.; LOSADA, I.J. A Global Ocean Wave (GOW) calibrated reanalysis from 1948 onwards. Coastal Engineering, v.65, p.38-55, 2012.
TOLMAN, H. L. Distributed memory concepts in the wave model WAVEWATCH III. Parallel Computing, v.28, p.35-52, 2002.