O papel do cisalhamento horizontal em instabilidades de submesoescala no oceano superior

• Processo: 24/03367-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2024
• Data de Término da vigência: 15 de setembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Oceanografia - Oceanografia Física
• Pesquisador responsável: César Barbedo Rocha
• Beneficiário: Rafael Couto Martins
• Instituição Sede: Instituto Oceanográfico (IO). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 23/10506-0 - Pequenas escalas importam: o papel do transporte turbulento de submesoescala na circulação oceânica e no clima, AP.JP
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/05959-1 - O Papel do Cisalhamento Horizontal na Evolução das Instabilidades de Submesoescala na Camada de Mistura: Uma Exploração do Espaço de Parâmetros, BE.EP.MS
• Assunto(s): Instabilidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cisalhamento horizontal | frentes | instabilidades | Submesoescala | Submesoescala

Resumo

Estudos na última década revelaram que feições de submesoescala no oceano superior, como instabilidades com escala horizontal de O(1) km, têm um papel fundamental nas interações oceano-atmosfera, podendo afetar o clima global. A formação dessas feições é esporádica e sua evolução é relativamente rápida, de algumas horas a poucos dias, o que torna a obtenção de observações diretas de fenômenos de submesoescala uma iniciativa desafiadora. Em novembro de 2022, a campanha Intensive Operations Period 1 do projeto Submesoscale Ocean Dynamics Experiment (SMODE-IOP1) amostrou, na região da Corrente da Califórnia, uma frente de submesoescala frontogenética, à jusante da qual eventualmente desenvolveram-se instabilidades maduras com aproximadamente 10 km de extensão. Motivado por essas observações inéditas, este projeto pretende descrever a dinâmica da formação e evolução de instabilidade de frentes de submesoescala, como a observada na campanha SMODE-IOP1. A hipótese deste trabalho é que o cisalhamento horizontal é fundamental para energização e evolução de instabilidades de frentes de submesoescala. Para testar esta hipótese e atingir o objetivo central deste projeto, serão desenvolvidas simulações computacionais das equações de Boussinesq com o modelo Oceananigans. Essas simulações serão configuradas com condições iniciais que representem uma frente de submesoescala em balanço de vento térmico, ajustada às observações coletadas na campanha SMODE-IOP1. A estrutura espacial das instabilidades emergentes nas simulações serão identificadas através da análise Proper Orthogonal Decomposion (POD) e seus resultados serão comparado aos dados coledados por saildrones (veleiros robóticos) durante a campanha SMODE-IOP1, que mediram a estrutura tri-dimensional de velocidade das instabilidades de amplitude finita que se desenvolveram à jusante da frente de submesoescala. Os mecanismos envolvidos no processo de geração, crescimento, maturação e evolução subsequente das instabilidades serão caracterizados através de análises de balanço de momentum e energia. Por fim, o transporte vertical de traçadores (calor, anomalia de empuxo, etc) e momentum será estimado em diferentes etapas da evolução das instabilidades. Este projeto aprofundará o entendimento físico e as consequências de processos de submesoescala oceânica, potencialmente contribuindo para a melhor representação desses fenômenos em modelos climáticos globais.