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Para a avaliação do estado de agitação marítima na região costeira da baía do Espírito Santo, o modelo SWAN é aplicado em uma seqüência de dois domínios computacionais (VIX FINE e BES) com grades aninhadas,

O modelo numérico SWAN Ciclo III versão 40.51AB foi desenvolvido por Ris et al. (1997) na Delft University of Technology sendo de domínio público. Este modelo não apresenta nenhuma limitação quanto ao ângulo de aproximação da onda ou largura direcional. O SWAN pode simular com precisão o campo de onda nas áreas costeiras onde a reflexão e a difração não são significativas (BROWNE et al., 2007). Este modelo é usado para analisar ondas em águas rasas, pois considera em sua formulação as interações não-lineares onda-onda triplas, que dominam a propagação das ondas em águas rasas. Uma descrição mais detalhada do modelo espectral SWAN encontra-se no Anexo B.

Aqui parei de ver referencias

 Grade computacional

Nas computações realizadas pelo modelo SWAN é estabelecido uma seqüência de duas grades aninhadas, respectivamente, com menor resolução (domínio VIX FINE), abrangendo a região marinha costeira adjacente a baía do Espírito Santo e uma grade de maior resolução (domínio BES), abrangendo a própria baía (Tabela 15).

Sistemas de Modelos para Avaliação de Ondas em Regiões Costeiras 80 Tabela 15 – Referenciais geográficos para os dois domínios computacionais do SWAN.

Domínios Latitude inicial e _final Longitude inicial e _final BES -20,34° - -20,25° -40,31° - -40,21° VIX FINE -20,5121° - -20,1271° -40,2791°- -40,1342°

O domínio VIX FINE receberá na fronteira aberta valores de espectro de energia de onda fornecido pelo modelo WW3 através do domínio Espírito Santo. Durante a simulação, o VIX FINE calculará os espectros na interface de aninhamento com o domínio BES, que avaliará o espectro da onda na região de estudo.

Por se tratar de um modelo que utiliza a média da fase (Phase Averaged) o SWAN não necessita de uma alta resolução espacial, como requerida nos modelos que resolvem a fase (Phase Resolving).

Neste sentido, são realizadas simulações com diversos tamanhos de grade (VIX FINE) para escolher aquela que satisfaça os critérios de consistência do modelo. Também, são consideradas a representação satisfatória dos efeitos da batimetria (baixios, canais) e da geometria da linha de costa (embaiamentos, portos, molhes, ilhas) na propagação e transformação da onda.

Os resultados provenientes das simulações das grades do VIX FINE e BES são comparados com os valores obtidos de dados medidos em campo em duas estações de monitoramento localizadas, respectivamente, na entrada da baía do Espírito Santo e outra no interior da mesma, próxima a praia de Camburi

A comparação entre os dados medidos e simulados será feita através da análise estatística que contempla a quantificação da correlação, erro RSM e do índice de espalhamento. O resultado desta análise e da escolha das grades para o VIX e para o BES são apresentados na seção 4.4.

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 Grade espectral

A resolução da grade espectral no espaço – freqüência é definida por 24 direções com uma resolução direcional de 15° e por 16 subdivisões na faixa de freqüência entre a freqüência mínima de 0.04 e máxima de 1.00Hz, em uma escala logarítmica.

 Batimetria dos domínios

Foram analisadas duas bases de dados batimétricos disponíveis para serem usadas no cálculo do valor da profundidade em cada ponto de interesse da grade espacial dos domínios VIX FINE e BES. As bases de dados são referentes ao ETOPO I e Carta Náutica.

A base do ETOPO I é a mesma usada para os domínios do modelo WW3 e encontra-se descrita na seção 4.3.2. A segunda opção, é referente à base de dados obtida pela digitalização da carta náutica n° 1400, escala 1:15000, produzida pela Marinha do Brasil em 1983 (DHN – Diretoria de Hidrografia e Navegação da Marinha do Brasil). Ambas foram interpoladas para alcançar uma resolução de 0,01°.

Os resultados da interpolação e comparação entre as bases do ETOPO I e DHN podem ser observados na Figura 23 para uma região que contempla a localização do domínio VIX FINE, limitada pelas longitudes de -40.5°W e -39.8°W e pelas latitudes de -20.0°S e -20.9°S. Nesta figura são mostradas as isolinhas de 0m, 30m e 50m para ambos os dados de batimetria. A análise de comparação mostrou que os dados do DHN obtêm maior representatividade das feições de fundo e da linha de costa. Na Figura 23 é observada a defasagem espacial entre as isóbatas de 30 m, enquanto que as isóbatas de 50m e 0m apresentam uma maior semelhança para ambas as bases de batimetria.

Assim, verifica-se que, de modo geral, a base do DHN representa melhor as profundidades a partir da isolinha de 50m em direção à linha de costa.

Dessa forma, a base de dados digitalizados da Carta Náutica 1400 (DHN) é usada para inserir as profundidades na grade do domínio VIX FINE e BES.

 Condições de contorno e condição inicial da grade computacional

Todas as simulações do SWAN foram realizadas sem considerar o vento. O SWAN utiliza como condições de contorno apenas o espectro de energia fornecido pelo aninhamento de grades. O domínio Espírito Santo do WW3 fornece espectro de energia na interface de aninhamento do VIX FINE que por sua vez fornece espectro na interface de aninhamento do BES.

Em ambos os domínios, a condição inicial é do tipo partida fria. Devido aos domínios serem pequenos, em comparação com os domínios do WW3, não é necessário realizar um pré- aquecimento, uma vez que, a energia espectral se propaga rapidamente dentro dos domínios.

Figura 23 - Comparação entre as bases de dados batimétricos do DHN e ETOPO1.  Processos Físicos considerados para o modelo

Para ambos os domínios supracitados, os cálculos com o modelo SWAN são realizados no modo não-estacionário. Verificou-se em testes preliminares, que o passo de integração no

Baía do Espírito Santo

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tempo deve respeitar uma relação de 30 s para um espaçamento de grade, em ambas as direções, de 100m (Comunicação pessoal, Innocentini).

É recomendado usar o modo padrão (default) nas simulações do SWAN, pois estes estão associados às parametrizações consideradas como as mais eficientes. Entretanto, o modo padrão nem sempre utiliza todo o potencial do modelo, que podem ser alcançados ajustando alguns parâmetros ou ativando formulações alternativas para os processos físicos chaves (RUSU e SOARES, 2008). No presente trabalho, optou-se por utilizar o modo padrão dos processos físicos avaliados.

Assim, no SWAN, para ambos os domínios, foram considerados os termos fontes para as interações não-lineares triplas (ELDEBERKY, 1996), difração (HOLTHUIJSEN et al, 2003), dissipação por whitecapping (KOMEN et al., 1984), fricção com o fundo (HASSELMANN et al., 1973, JONSWAP) e quebra de onda induzida pela profundidade (BATTJES & JANSSEN, 1978) (RIS et al., 1997).