Vento

Jun 07, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5915 (2023) Citar este artigo

1054 acessos

1 Citações

2 Altmétrico

Detalhes das métricas

As ondas internas contêm uma grande quantidade de energia no oceano e são uma importante fonte de mistura turbulenta. A mistura oceânica é relevante para o clima porque impulsiona o transporte vertical de água, calor, carbono e outros marcadores. Compreender o ciclo de vida das ondas internas, desde a geração até a dissipação, é, portanto, importante para melhorar a representação da mistura oceânica em modelos climáticos. Aqui, fornecemos evidências de uma simulação numérica realista regional no nordeste do Pacífico de que o vento pode desempenhar um papel importante no amortecimento das ondas internas através do feedback da corrente. Isso resulta em uma redução de 67% da entrada de energia eólica em frequências quase inerciais na região de estudo. O feedback da corrente do vento também fornece um sumidouro líquido de energia para as marés internas, removendo energia a uma taxa de 0,2 mW/m\(^2\) em média, correspondendo a 8% da geração de maré interna local na cordilheira de Mendocino. A variabilidade temporal e a distribuição modal deste sumidouro de energia também são investigadas.

A circulação oceânica é forçada em larga escala pelos fluxos fronteiriços de momento, calor e água doce, bem como pelo potencial astronômico das marés. A variabilidade destas forças fornece energia ao oceano, cujos movimentos abrangem uma ampla gama de escalas espaciais e temporais. No entanto, o equilíbrio climático só pode ser alcançado através da dissipação destas fontes de energia. Para compreender a resposta dos oceanos aos cenários climáticos futuros, as rotas para a dissipação devem ser compreendidas e quantificadas.

Uma rota para a mistura no interior do oceano é a rebentação das ondas internas1. As ondas internas (IWs) representam de fato um grande reservatório de energia. Em escala global, cerca de 1TW é convertido de marés barotrópicas forçadas astronomicamente em ondas internas de maré, também chamadas de marés internas (ITs)2,3,4. Esta conversão ocorre principalmente nas dorsais oceânicas e nos montes submarinos. Além disso, 0,3–1,4 TW são convertidos em ondas internas quase inerciais (NIWs) a partir da força do vento de alta frequência5,6,7. Desde a sua geração, os IWs trocam e redistribuem energia através de diferentes escalas através de diferentes processos, como interações onda-onda8,9 e interações ondas parasitas10,11,12,13,14,15,16. Quando a energia atinge escalas suficientemente pequenas, a mistura ocorre através de instabilidades.

Os IWs não podem ser resolvidos nos atuais modelos de última geração do tipo CMIP (Coupled Model Intercomparison Project, Meehl et al.17) usados ​​para projeções climáticas e, portanto, seus efeitos na circulação global dos oceanos e no estado médio precisam ser parametrizado. Embora a parametrização da mistura impulsionada por IW tenha sido objeto de muita pesquisa nas últimas décadas, as diversas estimativas baseiam-se num balanço energético entre geração, divergência do fluxo e dissipação18, onde geralmente se assume que a energia é dissipada no oceano e está, portanto, disponível para mistura oceânica. Até agora, pouca atenção tem sido dada ao possível papel dos ventos no amortecimento da energia IW.

No entanto, estudos recentes mostraram que o vento pode amortecer as características energéticas oceânicas através do feedback da corrente sobre os ventos (CFB). Em baixas frequências, a tensão do vento fornece um dissipador de energia para redemoinhos de mesoescala19,20,21,22,23 e redemoinhos de submesoescala24. Estudos recentes estimam esse dissipador de energia de mesoescala em uma escala global entre \(\sim\) 28 GW21 e \(\sim\) 50 GW23,25, o que representa 20–35% da energia cinética total dos redemoinhos integrada à profundidade . Em alta frequência, existem poucos estudos que enfocam principalmente movimentos quase inerciais6,26,27,28,29. A redução no consumo líquido de energia na faixa de frequência quase inercial foi estimada em 0,21TW (correspondendo a uma média de 60%) à escala global28. Até onde sabemos, apenas dois estudos relataram o efeito do CFB em frequências superinerciais. Flexas et al.29 estimaram que os fluxos de energia cinética de frequências semi-diurnas e mais altas variam entre 0 e - 0,9 mW/m\(^2\) em três regiões diferentes do globo (Kurushio, região de Kergelen e nordeste do Atlântico). Mas isto precisa de ser corroborado por outros modelos e os processos subjacentes merecem investigações mais aprofundadas. Em particular, a formulação do estresse utilizada em todos esses estudos não leva em consideração a reenergização parcial do vento que ocorreria em um modelo acoplado22. Renault e Marchesiello30 demonstraram numa simulação acoplada do canal da Mancha que as correntes de maré podem arrastar a atmosfera e gerar um vento de baixa intensidade, implicando um fluxo de energia cinética negativo na frequência semi-diurna. Este acoplamento foi atribuído às marés barotrópicas, que apresentam uma forte assinatura de velocidade nas plataformas continentais, como o canal da Mancha. O efeito dos ventos nas TIs, contudo, não é discutido.