Foram obtidas trajetórias de boias de deriva lançadas no Oceano Atlântico Tropical para se realizar alguns testes. O primeiro teste se trata de uma visão preliminar da afirmação da hipótese levantada nesse trabalho. Em seguida, foram utilizadas as trajetórias para se determinar a taxa de dissipação turbulenta mais adequada para se implementar nas simulações, ao mesmo passo que se pôde validar os resultados do modelo.
As boias de deriva rastreadas por satélites utilizadas são do Global Drifter Program (GDP), que é o principal componente do Global Surface Drifting Buoy Array, um ramo do Global Ocean Observing System da National Oceanic and Atmospheric Administration (GOOS/NOAA), e um projeto científico do Data Buoy Cooperation Panel (DBCP) livremente disponíveis em: <http://www.aoml.noaa.gov/envids/InfoData.php?db=gld>. As boias selecionadas foram aquelas que possuiam uma haste submersa acoplada (FIGURA 4), o que garante que suas trajetórias sejam de acordo com a circulação superficial e não com o arraste do vento.
Figura 4 - Representação esquemática da estrutura dos derivadores lagrangeanos rastreados por satélite, mostrando a vela que ameniza o arrasto da boia pelo vento.
Os dados brutos passam por um controle de qualidade e são interpolados em intervalos regulares de um quarto de dia (de 6 em 6 horas).
5.3.1. Teste de hipótese
A hipótese que esse trabalho levanta é a existencia de conectividade ecológica a qual deu origem aos estoques adultos de lagosta espinhosa (Palinuridae) existentes no Arquipélago de São Pedro e São Paulo, no Arquipélago de Fernando de Noronha e no Atol das Rocas. Para reforçar essa hipótese, foram conferidas trajetórias dessas boias de deriva na região do Atlântico Tropical com a finalidade de saber se é fisicamente possível que tais objetos sejam advectados a longas distâncias em períodos de tempo igual ou menores que um ano, tempo equivalente a DPL das filossomas.
5.3.2 Escolha da taxa de dissipação turbulenta e validação do Ichthyop
O Ichthyop permite a adição de uma componente que represente processos de dispersão horizontal. Uma vez que se habilita a opção de dispersão horizontal, o modelo passa a calcular uma componente randômica na velocidade da partícula virtual a cada passo de tempo, que é implementada segundo Peliz et al. (2007). Desse modo, a velocidade da partícula virtual (Uf) pode ser representada pela seguinte equação:
Uf(x,y) = Ua(x,y) + Ur(x,y) (1)
Em que Ua é o vetor de velocidade 2D que no presente estudo é introduzido no modelo pelo campo de velocidade do modelo HYCOM e representa o campo de advecção. Ur é o componente randômico calculado pelo Ichthyop que representa o campo de dissipação introduzido ao vetor de velocidade horizontal usando:
�� = δ√2kh/∆t (2)
Onde δ é um número randômico uniforme real variando no intervalo [-1,1], e Kh é o coeficiente lagrangeano de difusão horizontal descrito da seguinte forma:
Kh = Ɛ1/3 Ɩ4/3 (3)
Onde:
Ɛ = taxa de dissipação turbulenta (m2/s3); Ɩ = tamanho de célula da grade (m);
A cada passo de tempo e em cada ponto do gride da área de estudo, Ur varia entre valores randômicos positivos, nulos e negativos, os quais fazem o fluxo dissipativo turbulento tomar diferentes direções e intensidades pois os valores calculados são resultados de um produto com uma distribuição uniforme entre [-1,1].
Ɩ é determinado pelo modelo conforme os dados de entrada, enquanto o modelo sugere um valor de Ɛ = 10-9 m2/s3.
Porém, este valor de Ɛ parece muito baixo. Para determinar qual seria o melhor valor de Ɛ para se adotar, foram feitas várias simulações no Ichthyop tendo como base as trajetórias de algumas boias do "Global Drifter Program". Uma vez que esses derivadores foram de fato transportados de um canto a outro do Oceano Atlântico, essas trajetórias nos servem como base de uma advecção realística. As simulações foram inicializadas na mesma hora e local de lançamento das boias, duraram o mesmo tempo de transporte que a boia específica levou até chegar ao seu posicionamento final, com o lançamento de 50 partículas e quatro valores distintos de épsilon (10-9, 10-7, 10-6 e 10-4) foram testados para cada boia transportada. O primeiro valor (10-9) foi utilizado por estar padronizado no próprio Ichthyop segundo Monin e Ozmidov (1981). O valor de 10-4 foi adotado a partir do cálculo reverso de valores de Kh encontrados por Góes (2006), que obteve valores do coeficiente de difusividade turbulenta para algumas regiões do Atlântico Tropical. Os demais valores de Ɛ testados, 10-7 e 10-6, são valores intermediários. Foram consideradas apenas as correntes superficiais até 20 metros, profundidade equivalente à vela acoplada aos derivadores.
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO
6.1 Teste de hipótese
Constatou-se que muitas das boias foram capazes de cruzar o Atlântico de leste a oeste em períodos menores que 365 dias (FIGURA 5). Uma vez que a advecção de um objeto a longas distâncias nessa região é real, pode-se dizer que é fisicamente possível a conectividade ecológica de espécies de lagosta (DPL = igual ou menor que 365 dias) do continente africano, ou de regiões tão longínquas quanto, com as ilhas brasileiras aqui abordadas.
Em médias, as boias demoraram de 6 a 11 meses para completarem a travessia, com o tempo mínimo de 6 meses e 20 dias e o tempo máximo de 11 meses. Elas são lançadas em porções leste do AT, próximas ao continente africano em sua maioria e quase sempre terminam sua trajetória na PCB, entre 0° e 5°S, sempre orientadas pelo fluxo para oeste dominante nessa região.
Figura 5 - Exemplos de trajetórias de derivadores lagrangeanos no Atlântico Tropical com o tempo aproximado de duração do transporte. O “x” representa o local onde a boia foi lançada, enquanto o “o” indica o posicionamento final da boia. Em todos os exemplos, os derivadores percorrem menos de um ano de um ponto a outro do Atlântico. As cores indicam a velocidade de deriva das boias.