Momentum fluxes in the Marine Atmospheric Surface Layer: a study on the Southwestern Atlantic Ocean

Nesta tese são apresentados os resultados do estudo dos processos turbulentos que  modulam os fluxos de momentum na Camada Limite Superficial Atmosférica Marítima. A análise se dá no âmbito da teoria da similaridade de Monin-Obukhov e da lei do espectro de Kolmogorov, que são aplicadas para avaliar os diferentes termos da equação  do balanço de energia cinética turbulenta. O conjunto de dados inclui 187 segmentos de  temperatura e velocidade do vento amostrados em alta frequência, cuidadosamente selecionados e corrigidos com respeito ao balanço do navio, coletados durante o projeto Interação  Oceano-Atmosfera na Região da Confluência Brasil-Malvinas, que foi realizado no Oceano Atlântico sudoeste em outubro de 2013, 2014 e 2015. Os resultados mostraram que o  fluxo de momentum é significativamente modulado pela rugosidade do mar. O conjunto de dados indicou a ocorrência de transporte ascendente de energia cinética turbulenta,  principalmente durante condições estáveis, embora seus padrões gerais de transporte e dissipação foram semelhantes às observações feitas em terra firme. Também foi encontrado um comportamento particular do coeficiente de arrasto, com uma tendência negativa da  velocidade do vento de calma até 10 m s⁻¹ durante condições com alturas de onda inferiores a 2,5 m, e contínua diminuição do coeficiente de arrasto com o aumento da velocidade do  vento para altura significativa das ondas superiores a 2,5 m. Este fenômeno foi explicado pela influência do swell, que faz com que as ondas ajam como elementos de rugosidade,  induzindo um deslocamento do plano zero na ordem de 0,1 a 1 m e sugerindo a presença de uma camada de rugosidade induzida pelas ondas. Além disso, simulações numéricas  utilizando modelos regionais foram realizadas, com resultados indicando a inabilidade de simularem satisfatoriamente a influência do arrasto nos fluxos de momentum, subestimando  a velocidade de fricção e, consequentemente, superestimando o vento próximo da superfície em condições com ondas altas.