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Investigation of persistent coherent structures along the Southern Brazilian Shelf

Hodapp, Maximilian Joachim ; Kirinus, Eduardo de Paula ; Marques, Wiliam Correa ; Oleinik, Phelype Haron ; Moller, Osmar Olinto

Brazilian journal of oceanography, 2018-06, Vol.66 (2), p.199-209 [Periódico revisado por pares]

Sao Paulo: Universidade de Sao Paulo

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  • Título:
    Investigation of persistent coherent structures along the Southern Brazilian Shelf
  • Autor: Hodapp, Maximilian Joachim ; Kirinus, Eduardo de Paula ; Marques, Wiliam Correa ; Oleinik, Phelype Haron ; Moller, Osmar Olinto
  • Assuntos: Bottom topography ; Climatology ; Coastal currents ; Computational fluid dynamics ; Correntes costeiras ; Dynamics ; Estruturas coerentes ; Finite element method ; Flow pattern ; Fluid dynamics ; Fluid flow ; Forces (mechanics) ; Freshwater ; Hydrodynamics ; Inland water environment ; MARINE & FRESHWATER BIOLOGY ; Mathematical analysis ; Mathematical models ; Modelling ; Método dos Elementos Finitos ; OCEANOGRAPHY ; Structures ; TELEMAC3D ; Three dimensional models ; Topography (geology) ; Turbulence ; Turbulência ; Wind effects ; Wind stress ; Winds
  • É parte de: Brazilian journal of oceanography, 2018-06, Vol.66 (2), p.199-209
  • Descrição: Abstract The freshwater-influenced region of the Patos Lagoon discharge to the Southern Brazilian Shelf (SBS) is a region of complex fluid dynamics. Seasoning and synoptic variable winds and coastal current conditions create an alternating flow pattern. The aim of this paper was to investigate the occurrence of persistent coherent structures in this environment. A numerical approach was chosen to describe the main hydrodynamic features of the region during a climatological year. The open-source finite-element code Telemac-Mascaret was applied to the three-dimensional domain. In addition the two-equation k-epsilon model described the turbulence mechanisms. The presence of persistent high-turbulent structures was identified within the study area. These occur as a strong curvilinear disturbance characterized by higher turbulent production and dissipation rates, which increase local mixture. As a result, upward circulation flow was observed, which may be due to irregularities in bottom topography associated with wind-induced stress forces. These results increase the information about the circulation structures of the study area by means of numerical modelling analysis. Resumo Dentre as diferentes influências que a hidrodinâmica da plataforma continental sul brasileira sofre, uma de destaque é a pluma de água proveniente da Lagoa dos Patos, gerando no seu entorno uma região com elevada complexidade na dinâmica do escoamento. Além disto, ventos sazonais, sinóticos e variáveis, bem como as condições das correntes costeiras levam a padrões alternantes de escoamentos. Deste modo, foram investigadas ocorrências de estruturas coerentes persistentes neste ambiente. Para tal fim, foi utilizada uma metodologia numérica capaz de descrever as principais características fluidodinâmicas durante um ano climatológico. O código aberto de elementos finitos Telemac-Mascaret foi aplicado no domínio tridimensional, juntamente com o modelo k-épsilon para a descrição dos efeitos turbulentos. Estruturas persistentes de elevada turbulência foram identificadas na área de estudo, as quais ocorrem como perturbações de curvatura definidas por altas taxas de produção e dissipação turbulenta. Como resultado, há um aumento local na mistura entre porções de fluido, caracterizado por um fluxo ascendente. Este fenômeno pode ser atribuído as irregularidades na topografia do leito, associado as tensões de cisalhamento provocadas pela ação do vento. Os resultados obtidos por modelagem numérica contribuíram para aumentar a informação disponível sobre as estruturas de circulação nesta região.
  • Editor: Sao Paulo: Universidade de Sao Paulo
  • Idioma: Inglês;Português
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