Medição de Parâmetros de Agitação Marítima Ana Margarida Gonçalves MÉTODOS EXPERIMENTAIS em...
Transcript of Medição de Parâmetros de Agitação Marítima Ana Margarida Gonçalves MÉTODOS EXPERIMENTAIS em...
Medição de Parâmetros de Agitação MarítimaAna Margarida Gonçalves
MÉTODOS EXPERIMENTAIS em ENERGIA e AMBIENTE
Enquadramento e Objectivos
ENERGIA DAS ONDAS MARÍTIMAS
•Avaliação do recurso energético das ondas marítimas a partir de medições efectuadas por:
• Bóia Ondógrafo
• Radar Altímetro
210
4msH
21
20
m
mzT
01
mm
eT
eTs
HP2
5.0
ALTURA SIGNIFICATIVA
PERÍODO MÉDIO DE CRUZAMENTO DE ZEROS
PERÍODO MÉDIO DE ENERGIA
POTÊNCIA DE AGITAÇÃO MARÍTIMA
PARÂMETROS DE AGITAÇÃO MARÍTIMAPARÂMETROS DE AGITAÇÃO MARÍTIMA
Águas Profundas
2
Ha
k
2Comprimento de onda
Amplitude da onda
dffSnfnm )(
)(fS ESPECTRO DE FREQUÊNCIA
MOMENTO ESPECTRAL DE ORDEM n
Waverider (Waverider (19681968) – DATAWELL) – DATAWELL
-Segue os movimentos da superfície do mar.-Amplitude das oscilações da superfície do mar.
-Aço inoxidável .-0.7 a 0.9 m de diâmetro.
- Sistema de amarração inclui um cordão de borracha capaz de esticar até 3 vezes o seu comprimento.- 1.5% de erro máximo nas medicões.
- Triângulo Anti-Spin: passagem de navios transporte
Bóia OndógrafoBóia Ondógrafo
Bóia OndógrafoBóia Ondógrafo
Waverider não direccionalWaverider não direccional•Movimentos verticais da bóia - registos da elevação da superfície livre
-Altura e Período das ondasAltura e Período das ondas
•Ondas com períodos de 1.6s - 30s, > a bóia deixa de acompanhar o mov. a superfície do mar;< resposta lenta .
acelerómetroacelerómetro
Bóia OndógrafoBóia Ondógrafo
Waverider direccionalWaverider direccional•3 acelerómetros acelerações na verticalacelerações nos eixos N-S e E-W (pitch and roll)
•Altura das ondas Altura das ondas Alcance: : -20m – +20mResolução:1 cm•Direcção:Direcção:Alcance: 0º - 360ºResolução: 0.5 º•Temperatura da superfície do mar Temperatura da superfície do mar Alcance: -5ºc - +46ºCResolução: 0.2 ºC
Bóia OndógrafoBóia Ondógrafo
Registo de Onda
NívelMédi
o
Estação Ondógrafo
•Bóia Direccional DATAWELL•Receptor DIREC•Computador com unidade de gravação
20 minutos
50 Km
•Período de Amostragem: (Espaçamento entre amostras) 0.395 s (2.56Hz) - bóias não direccionais 0.78 s (1.28 Hz) - bóias direccionais
•Processamento:•Acelerómetro•Acelerações verticais•Dupla integração•Elevações da sup.livre (sinal contínuo)•Transmissão para Estação - transformação sinal discreto.•Produz o Registo de Onda•Análise Séries da elevação da sup. livre(método directo) •Altura Significativa e Período das ondas•Séries da elevação + Séries dos declives -análise espectral (Algoritmo FFT)•S(f) e uma direcção médiapor banda de frequência
f
Radar AltímetroRadar Altímetro
• Transmite permanentemente impulsos na vertical
em alta frequência (mais de 1700 por segundo)
na banda das micro-ondas (1 GHz - 100 GHz).
• O tempo de retorno permite calcular a distância
entre o sensor e a superfície reflectora.
Satélite MissãoPeríodo derepetição
SEASAT 1978 17 dias
GEOSAT 1986-1989 17 dias
ERS-1 1991-1996 35 dias
ERS-2 1995-2003 35 dias
T/P Início1992 10 dias
ENVISAT Início 2002 35 dias
JASON-1 Início 2002 10 dias
Agência
NASA
US-NAVY
ESA
ESA
NASA/CNES
ESA
NASA/CNES
RADAR ALTÍMETRO
CARACERÍSTICASCARACERÍSTICAS
Órbita :Órbita :
quase polar não heliosíncrona
Altítude: Altítude: 1336 km
Inclinação:Inclinação:
66º (eixo polar)
TOPEX - TOPEX - TOPographic EXPeriment for ocean circulation NASA (Agência Espacial Norte Americana)
POSEIDON -POSEIDON - Deus Grego dos tremores de terra e da água CNES (Agência Espacial Francesa)
RADAR ALTÍMETRO
Período de repetição:Período de repetição: 10 dias
5 dias na intersecção das passagens
127 revoluções ~ 254 Passagens
Ascendentes e descendentes
Equador - 316 km
Cobertura:
66º N - 66º Sul
•TOPEX: dupla Fequência13.6 GHz- Banda Ku5.3 GHz - Banda C
•Poseidon: 13.6 GHz- Banda Ku
RADAR ALTÍMETRO
TOPEX/POSEIDONTOPEX/POSEIDONDORIS (Doppler Orbitography and Radio
Positioning Integratedby Satellite ):
Localiza o satélite em orbita
em relação ao elipsóide de referência
(raio equatorial = 6378 km).
Laser Sation: Calibração sistemasde localização.
GPS: coordenadas do satélite
SS (Altura do Satélite):Distância entre o centro de massa do satélite e o elipsóide de referência.
RR (Distância Altimétrica):Distância entre o centro de massa do satélite e a sup. superfície do mar
SSH SSH (Altura da Superfície do Mar): Distância entre a sup. do mar e o elipsóide de referência.
SSHSSH=S-RS-R
SR
SSH
PARÂMETROS DE ONDAS PARÂMETROS DE ONDAS ALTÍMETROALTÍMETRO
TOPEX/Poseidon
sHAltura significativa - (m)
Impulso do Altímetro com uma certa espessura
Pegada (Footprint)
Área iluminada pelo impulso(Walsh, 1979)
Potência Relativa do Impulso de Retornoem função do tempo I II III IV
1 2 3 4
1 - O bordo anterior do impulso atingiu o nível do mar;
2- 0.47 m abaixo do nível do mar;
3 - 1.47m abaixo do nível do mar;
4 - 2.0 m abaixo do nível do mar.
PARÂMETROS DE ONDAS PARÂMETROS DE ONDAS ALTÍMETROALTÍMETRO
22
feTdTcbTaT AAAz
esTHP 25.0
21
4
0
m
mTA
31.0
10
2225.3
UHg
bmTT ze
•Algoritmo de DAVIES et al., (1998)
10U0• Coef. de Retrodispersão –dB
Secção eficaz de retrodispersãonormalizada pela área da pegada
•Intensidade do Vento – m/s
t
r
PP
GtH
222
434
•Pseudo idade das ondas
•Período característico
•Período de Energia
•Potência de Agitação Marítima
Intensidade do impulso de retorno
- Ajustes lineares a partir de obs.
Carter et al., 1992;
krogstad eBarstow, 1999
VANTAGENS e DESVANTAGENSVANTAGENS e DESVANTAGENS
Bóia AltímetroBóia Altímetro
Cobertura Espacial Selecção de Locais Riscos de Destruíção Informação do Período Informação Direccional Custos
•http://cdip.ucsd.edu/•http://aviso.jason.oceanobs.com/html/general/welcome_uk.htm•http://www.datawell.nl/l•http://www.tsgc.utexas.edu/topex/•http://www.ndbc.noaa.gov/wave.shtml
•AVISO, 1999AVISO, 1999: Side B TOPEX altimeter: Side B TOPEX altimeter evaluation. AVI-NT-011-317-CN, Ed. 1.0, July. evaluation. AVI-NT-011-317-CN, Ed. 1.0, July.
•AVISO, 1996: Aviso AVISO, 1996: Aviso User Handbook, Merged TOPEX/Poseidon Products (GDR-Ms)User Handbook, Merged TOPEX/Poseidon Products (GDR-Ms). .
AVI-NT-02-101-CN, 3rd Edition. AVI-NT-02-101-CN, 3rd Edition. CNESCNES, Toulouse, France., Toulouse, France.
•Carter, D.J.T., P.G. Challenor e M.A. Srokosz, 1992: An Assessment of GEOSAT Wave Height Carter, D.J.T., P.G. Challenor e M.A. Srokosz, 1992: An Assessment of GEOSAT Wave Height and Wind Speed Measurement Wave Height and Wind Speed Measurement.and Wind Speed Measurement Wave Height and Wind Speed Measurement. J. Geophys. Res.J. Geophys. Res., , 9797, nº C7, 11383-11392, July 15., nº C7, 11383-11392, July 15.
•Davies, C.G., P.D. Cotton, Challenor e D.J. Carter, 1998: On the measurements Davies, C.G., P.D. Cotton, Challenor e D.J. Carter, 1998: On the measurements of wave period from radar altimeters, ocean wave measurements and analysis, of wave period from radar altimeters, ocean wave measurements and analysis, Proc. 3rd Int. Symp. Waves’97, ASCE, Reston, VA, pp 819-826.Proc. 3rd Int. Symp. Waves’97, ASCE, Reston, VA, pp 819-826.
•Krogstad, H. E. e S. F. Barstow, 1999: Satellite wave measurementsKrogstad, H. E. e S. F. Barstow, 1999: Satellite wave measurementsfor coastal engineering applications. for coastal engineering applications. Coastal EngineeringCoastal Engineering, , 3737, 283-307., 283-307.
•Moreira, N.M., 2001: Medição das Ondas do Mar com Radar Altímetro. Moreira, N.M., 2001: Medição das Ondas do Mar com Radar Altímetro. Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Ciências Geofísicas, Especialização Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Ciências Geofísicas, Especialização em Meteorologia. Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa. em Meteorologia. Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa. 95 pp.95 pp.
•Walsh, E.J., 1979: Extraction of ocean wave height and dominant wavelength Walsh, E.J., 1979: Extraction of ocean wave height and dominant wavelength from GEOS-3 altimeter data. from GEOS-3 altimeter data. J. Geophys. Res.J. Geophys. Res., , 8484, nº B8,4003-4010, July 30., nº B8,4003-4010, July 30.
REFERÊNCIASREFERÊNCIAS