Neste curso, foram apresentados e discutidos alguns dos principais balanços dinâmicos que governam as correntes oceânicas: balanço Geostrófico, balanço de Ekman e balanço Inercial. Discorra sobre esses três movimentos. Considere obrigatoriamente em sua resposta, como esses movimentos são gerados, as forças envolvidas e as características dos campos de velocidade resultantes de cada equilibrio. (1.5 pts)

Passo 1

O enunciado pede para explicarmos três balanços dinâmicos que governam correntes oceânicas — geostrófico, de Ekman e inercial — indicando como cada movimento se gera, quais forças atuam e que tipo de campo de velocidade surge.

Passo 2

O balanço geostrófico ocorre quando a força do gradiente de pressão horizontal se equilibra com a força de Coriolis. A força do gradiente de pressão aponta de altas para baixas pressões e tenta acelerar fluidos; a força de Coriolis ( f\,\mathbf{k}\times\mathbf{u}, com f=2\Omega\sin\varphi) desvia o fluxo para a direita no Hemisfério Norte e para a esquerda no Sul. Nesse equilíbrio, não há aceleração líquida, e a velocidade resultante é paralela às isóbaras, formando correntes uniformes e não divergentes, como as correntes de contorno oceânicas (por exemplo, a Corrente do Golfo).

Passo 3

O balanço de Ekman se estabelece na camada superficial quando o vento exerce cisalhamento (stress) na superfície do mar e o atrito viscoso interno se faz importante. A força de cisalhamento do vento puxa a água no sentido do vento, a força de Coriolis desvia esse movimento, e o atrito transfere momento verticalmente ao longo de um perfil em espiral (spiral de Ekman). O resultado é um transporte líquido de massa de água com direção a 90^\circ do vento (para a direita no Norte, à esquerda no Sul) e um campo de velocidade que gira e diminui de magnitude com a profundidade até desaparecer na base da camada de Ekman.

Passo 4

O balanço inercial aparece quando praticamente só a força de Coriolis e a aceleração local \partial\mathbf{u}/\partial t atuam, sem gradiente de pressão significativo nem atrito (situação típica ao largo, longe de ventos fortes). O fluido descreve oscilações inerciais, movendo-se em trajetórias quase circulares com período T = 2\pi/f. O campo de velocidade varia no tempo, rodando em torno de um ponto e perdendo-se apenas por pequenos atritos, sem haver transporte médio persistente na direção do gradiente de pressão.

Resposta

Em resumo,
o balanço geostrófico gera correntes estáveis e paralelas às isóbaras por causa do equilíbrio entre gradiente de pressão e Coriolis;
o balanço de Ekman produz uma espiral de velocidades em profundidade e um transporte líquido perpendicular ao vento, por efeito combinado de cisalhamento e Coriolis;
e o balanço inercial leva a oscilações circulares periódicas quando só a aceleração local e a força de Coriolis atuam, sem gradientes de pressão ou atrito marcantes.

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