Circulação Impulsionada pelo Vento e Geostrófica

Os ventos de superfície, atuando sobre uma Terra em rotação, impulsionam os grandes giros subtropicais e subpolares do oceano, cujos interiores fluem em equilíbrio quase geostrófico e cujas fronteiras ocidentais se intensificam em correntes rápidas como a Corrente do Golfo e a Kuroshio.

Definition

A circulação impulsionada pelo vento é o fluxo de grande escala da camada superior do oceano forçado pelo estresse do vento na superfície, organizado em giros cujos interiores obedecem ao balanço geostrófico — um equilíbrio entre a força do gradiente de pressão horizontal e a força de Coriolis.

Scope

Este tópico abrange o transporte e o bombeamento de Ekman pelo estresse do vento, o balanço de Sverdrup que estabelece o transporte do giro interior, a dinâmica das correntes de fronteira ocidental e sua intensificação, a relação geostrófica entre correntes e gradientes de pressão (ou altura da superfície do mar), e a estrutura das principais correntes e giros de superfície.

Core questions

• Como o estresse do vento, mediado pelo efeito Coriolis, estabelece os giros em escala de bacia?
• Por que as correntes de fronteira ocidental, como a Corrente do Golfo, são tão estreitas e rápidas em comparação com o fluxo interior amplo?
• Como as correntes geostróficas podem ser inferidas a partir de medições de densidade ou altura da superfície do mar?
• O que determina o transporte total de volume de um giro impulsionado pelo vento?

Key theories

Balanço de Sverdrup

No interior do oceano, o transporte meridional integrado sobre a coluna de água é proporcional à curvatura do estresse do vento, fixando o transporte de volume dos giros impulsionados pelo vento.

Intensificação para oeste

A variação do parâmetro de Coriolis com a latitude força o fluxo de retorno de um giro para uma corrente de fronteira ocidental estreita e intensa, explicando características como a Corrente do Golfo.

Método geostrófico

Como as correntes interiores são quase geostróficas, a velocidade horizontal pode ser calculada a partir da inclinação das superfícies de pressão derivadas de dados de densidade, em relação a um nível assumido de não movimento.

Mechanisms

O estresse do vento impulsiona uma camada de Ekman cujo transporte líquido é perpendicular ao vento; a variação espacial desse transporte bombeia água para baixo ou para cima no interior geostrófico, onde o estiramento do vórtice é equilibrado pelo movimento meridional (o balanço de Sverdrup). A conservação da vorticidade potencial exige então que o fluxo de retorno de fechamento seja concentrado na fronteira ocidental, produzindo correntes intensificadas.

Clinical relevance

A circulação dos giros e suas correntes de fronteira transportam vastas quantidades de calor em direção aos polos, moldando o clima regional, a produtividade pesqueira e as rotas de navegação; a altura da superfície do mar a partir da altimetria por satélite agora mapeia o fluxo geostrófico globalmente em tempo quase real.

History

A teoria da circulação impulsionada pelo vento foi desenvolvida entre 1947 e 1950 por Sverdrup, que relacionou o transporte interior à curvatura do estresse do vento; Stommel, que explicou a intensificação para oeste através da variação do parâmetro de Coriolis; e Munk, que combinou estes em um modelo completo de giro.

Key figures

• Harald Sverdrup
• Henry Stommel
• Walter Munk

Seminal works

• stommel1948
• sverdrup1947

Frequently asked questions

Por que a Corrente do Golfo está no lado ocidental do Atlântico?

A mudança em direção ao polo no efeito Coriolis força o ramo de retorno do giro impulsionado pelo vento para um jato estreito e rápido ao longo da fronteira ocidental, que no Atlântico Norte é a Corrente do Golfo.

O que é uma corrente geostrófica?

É uma corrente na qual a força de Coriolis equilibra a força do gradiente de pressão horizontal, de modo que a água flui ao longo, em vez de através, das linhas de pressão constante.