A teoria de Ekman nos mostra que a velocidade da corrente na superfície do oceano forma um ângulo de
com a direção da tensão de cisalhamento do vento local. Entretanto, observações (como aquelas originalmente relatadas por Nansen) indicam que esse ângulo é menor, entre
e
. Explique, que fatores podem, teoricamente, justificar tal diferença.
Passo 1
O enunciado trata da teoria de Ekman, que prediz que a corrente de superfície gira
em relação à tensão de cisalhamento do vento e da observação de Nansen de que, na prática, esse ângulo fica entre
e
. O conteúdo necessário envolve a dinâmica de camada limite oceânica de Ekman e as hipóteses em que ela se baseia.
Passo 2
Revisão das hipóteses clássicas de Ekman:
viscosidade turbulenta constante ao longo da coluna de água (
const),
fluxo unidimensional em regime estacionário,
densidade homogênea (ausência de estratificação),
profundidade efetivamente infinita.
Sob essas condições, a solução analítica da espiral de Ekman mostra deflexão de no topo.
Sob essas condições, a solução analítica da espiral de Ekman mostra deflexão de
Passo 3
Variação vertical da viscosidade turbulenta
Na realidade, decresce com a profundidade por causa da mistura mais intensa próxima à interface ar–água. Se modelarmos
, a espiral de Ekman “gira” menos ao longo da camada, reduzindo o ângulo de deflexão no topo para valores abaixo de
.
Na realidade,
Passo 4
Estratificação baroclínica
Quando há variação de densidade (camada de mistura superficial mais leve sobre águas mais densas), a espessura efetiva da camada de Ekman diminui. Uma camada menos espessa gera menor rotação do fluxo, contribuindo para ângulos de
a
.
Quando há variação de densidade
Passo 5
Forçamento não estacionário e turbulência de superfície
Variações temporais do vento (rajadas, mudanças de direção), ondas de superfície e circulação de Langmuir alteram o perfil de velocidade e misturam a camada de Ekman. Esse forçamento dinâmico faz com que a corrente de superfície se alinhe mais com o vento, reduzindo a deflexão.
Variações temporais do vento (rajadas, mudanças de direção), ondas de superfície e circulação de Langmuir alteram o perfil de velocidade e misturam a camada de Ekman. Esse forçamento dinâmico faz com que a corrente de superfície se alinhe mais com o vento, reduzindo a deflexão.
Passo 6
Efeitos de contorno e profundidade finita
Próximo a costas ou em bacias rasas, a interação com o fundo e as margens laterais introduz fricção adicional e advecção horizontal, distorcendo a espiral ideal e diminuindo o ângulo entre vento e corrente.
Próximo a costas ou em bacias rasas, a interação com o fundo e as margens laterais introduz fricção adicional e advecção horizontal, distorcendo a espiral ideal e diminuindo o ângulo entre vento e corrente.
Resposta
Os principais fatores teóricos que justificam um ângulo de deflexão menor que
são:
– viscosidade turbulenta que varia com a profundidade ( );
– estratificação baroclínica (perfil de densidade );
– forçamento não estacionário (variações do vento, ondas, Langmuir);
– efeitos de contorno lateral e profundidade finita.
– viscosidade turbulenta que varia com a profundidade (
– estratificação baroclínica (perfil de densidade
– forçamento não estacionário (variações do vento, ondas, Langmuir);
– efeitos de contorno lateral e profundidade finita.