O Papel do Cisalhamento Horizontal na Evolução das Instabilidades de Submesoescala na Camada de Mistura: Uma Exploração do Espaço de Parâmetros

• Processo: 25/05959-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2025
• Data de Término da vigência: 15 de novembro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Oceanografia - Oceanografia Física
• Pesquisador responsável: César Barbedo Rocha
• Beneficiário: Rafael Couto Martins
• Supervisor: Jonathan Gula
• Instituição Sede: Instituto Oceanográfico (IO). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Laboratoire D'Océanographie Physique Et Spatiale, França
• Vinculado à bolsa: 24/03367-7 - O papel do cisalhamento horizontal em instabilidades de submesoescala no oceano superior, BP.MS
• Assunto(s): Instabilidade Modelos matemáticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dinâmica de Submesoescala | Espaço de parâmetros | instabilidades | Modelagem Numérica | Simulações idealizadas | Submesoescala

Resumo

Estudos realizados na última década revelaram que feições submesoescalares na parte superior do oceano, como instabilidades com escala horizontal da ordem de 1 km, desempenham um papel fundamental nas interações oceano-atmosfera e podem impactar o clima global. A formação dessas feições é esporádica, e sua evolução é relativamente rápida, ocorrendo ao longo de poucas horas a alguns dias, o que torna as observações diretas de fenômenos de submesoescala um desafio. Em novembro de 2022, a campanha Intensive Operations Period 1 do experimento Submesoscale Ocean Dynamics Experiment (SMODE-IOP1) amostrou uma frente submesoescala em processo de frontogênese na região da Corrente da Califórnia, a jusante da qual eventualmente se desenvolveram instabilidades maduras com aproximadamente 10 km de comprimento.Motivado por essas observações inéditas, este projeto tem como objetivo descrever a dinâmica da formação e evolução de instabilidades frontais submesoescalares, como as observadas durante a campanha SMODE-IOP1. Este estudo parte da hipótese de que o cisalhamento horizontal é fundamental para a energização e evolução das instabilidades frontais submesoescalares. Para testar essa hipótese e atingir o objetivo principal do projeto, estão sendo desenvolvidas simulações computacionais das equações de Boussinesq utilizando o modelo Oceananigans. As simulações atuais buscam reproduzir a dinâmica observada, configuradas com condições iniciais baseadas nos dados in situ, representando uma frente submesoescala em equilíbrio de vento térmico.Além dessas simulações de controle, pretende-se realizar diferentes configurações de simulação, variando alguns parâmetros-chave relacionados ao cisalhamento horizontal e ao cisalhamento vertical, e estudar o impacto dessa variação na geração e crescimento das instabilidades. Os mecanismos envolvidos na geração, crescimento, maturação e evolução subsequente dessas instabilidades serão caracterizados por meio de análises de balanço de momento e de energia, e os resultados serão comparados com dados coletados por saildrones (robôs velejadores autônomos) durante a campanha SMODE-IOP1, que mediram a estrutura tridimensional de velocidade das instabilidades de amplitude finita que se desenvolveram a jusante da frente submesoescala. Este projeto aprofundará nossa compreensão da fenomenologia e das consequências dos processos submesoescalares oceânicos, podendo contribuir para uma melhor representação desses fenômenos em modelos climáticos globais.