Modelagem e refinamento hidrodinâmico da Baía de Florianópolis

Abstract

Modelos matemáticos têm sido amplamente utilizados para o estudo da circulação de sistemas costeiros, com aplicações em estudos de qualidade de água, transporte de sedimentos e previsão de alagamentos. Neste trabalho o modelo hidrodinâmico Delft3D foi implementado na sua configuração verticalmente integrada para as baías de Florianópolis. Uma grade curvilínea de 232 x 1450 pontos, profundidades entre 1 e 28 metros e resolução espacial entre 32 e 69 m foi utilizada. O modelo foi forçado por dados de nível do mar e ventos para comparação com dados de um ADCP e duas estações maregráficas do interior das baías. A comparação dos resultados com a simulação B1, forçada somente com nível astronômico, obteve uma correlação R=0,92 para o nível astronômico e R=0,78 para as correntes de maré. A simulação B2, forçada com nível do mar observado, resultou em R=0,94 e R=0,54 na correlação para o nível e corrente observados, respectivamente. Para a simulação B3, forçada com nível do mar observado e ventos, o coeficiente de correlação foi R=0,92 para o nível e 0,72 para as correntes observadas. Após as simulações, o Delft3D foi utilizado para o refinamento hidrodinâmico simplificado da Baía de Florianópolis, a partir da reanálise oceânica Copernicus (resolução: 9 km) e reanálise atmosférica ERA5 (31 km). O método empregado sugere que o refinamento hidrodinâmico de corpos hídricos com estreitas comunicações com o oceano possa ser empregado a partir de poucos pontos de grade, dispensando o uso de grades intermediárias na plataforma continental para acoplamento com o modelo global. O refinamento hidrodinâmico simulado foi capaz de reproduzir um evento de sobrelevação do nível do mar ocorrido em 28 de Outubro de 2016, que causou transtornos na Ilha de Florianópolis com o alagamento da rodovia SC-405 na baía Sul.

Mathematical models have been widely used to study the circulation of coastal systems, with applications in studies of water quality, sediment transport and flood forecasting. In this work, the Delft3D hydrodynamic model was implemented in its vertically integrated configuration for the Florianópolis bays. A curvilinear grid of 232 x 1450 points, depths between 1 and 28 meters and spatial resolution between 32 and 69 m was used. The model was forced by sea level and wind data for comparison with data from an ADCP and two tide stations inside the bays. The comparison of results with a B1 simulation, forced only with an astronomical level, obtained a correlation R = 0.92 for the astronomical level and R = 0.78 for tidal currents. Simulation B2, forced to the observed level, resulted in R = 0.94 and R = 0.54 in the correlation for the observed level and current, respectively. For simulation B3, forced with observed level and winds, the correlation coefficient was R = 0.92 for the level and 0.72 for the observed currents. After these simulations, the Delft3D was used for a simplified hydrodynamic downscaling, using the oceanic Copernicus reanalysis (resolution: 9 km) and the atmospheric reanalysis ERA5 (31 km). The method employed suggests that the hydrodynamic refinement of water bodies with small communications with the ocean can be performed with few grid points, thus dispensing the use of intermediate grids over the continental shelf for coupling with the global model. The simulated hydrodynamic refinement was able to reproduce an event of sea level rise that occurred on October 28, 2016, which caused disturbances on the Island of Florianópolis with the flooding of the SC-405 highway in the South bay