Propagação acústica em um vórtice ciclônico de mesoescala da Corrente do Brasil

Abstract

Vórtices ciclônicos de mesoescala podem causar influencias significativas no campo acústico e, consequentemente, nas perdas na propagação do som ao longo da coluna d’´agua. Estas feições de mesosescala são recorrentes na região sudeste do Brasil, como o vórtice de Cabo Frio (VCF), e podem alterar a estrutura termohalina das camadas superficiais do oceano através da elevação das isopicnais e ocasionar intensos gradientes de temperatura entre o centro e as bordas. Neste trabalho, foi avaliado o efeito do intenso gradiente termohalino do VCF, através de dados reais e simulados, na propagação de sinais acústicos. Para isso, dois conjuntos de dados foram utilizados como campo inicial para o modelo acústico (Traceo): dados provenientes de um modelo hidrodinâmico (ROMS) - para simular o campo de velocidade do som - e dados coletados in situ. No modelo acústico foram realizadas simulações nas frequências de 100 Hz e de 1500 Hz. Para analisar as perdas na propagação através de diferentes perspectivas, os resultados foram separados em dois cenários. No cenário I, as perdas na propagação foram analisadas ao longo de um perfil vertical que atravessa o vórtice, em uma análise 2D. No Cenário II, foi realizada uma análise Nx2D, a partir de seções semi circulares horizontais nas profundidades de 50 e 200 metros, que correspondem a camada de mistura e a termoclina, respectivamente. Por fim, foram gerados mapas de probabilidade de detecção para ambos os cenários. O VCF apresentou influencia na perda do sinal acústico emitido nas frequências de 100 Hz e 1500 Hz; onde o início das perdas de propagação do sinal ocorreu quando os raios acústicos encontraram a frente de temperatura, na borda do vórtice e tornaram-se ainda mais significativa a partir do centro do vórtice. O vórtice observado (proveniente de dados in situ) causou menores perdas na propagação de sinal (de até 120 dB) quando comparado ao xvii vórtice simulado (de até 160 dB). De uma maneira geral, a presença de vórtices ciclônicos causaram uma perda média de propagação de até 20 dB a mais que na ausência dessas feições, principalmente devido a refração das ondas acústicas a partir do máximo gradiente t´térmico. Pode-se afirmar então que os vórtices ciclônicos provenientes de modelagem numérica e de dados in situ influenciaram da mesma forma as perdas na propagação em uma coluna de ´agua e as chances de um alvo submarino ser detectado; o que confirma que modelos numéricos hidrodinâmicos podem certamente ser utilizados para representar a estrutura de feições de mesoescala em experimentos acústicos.