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Submesoescala Oceânica e Sistemas de Observação Autónomos

Código: EGEO4024     Sigla: EGEO4024

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Engenharia Geográfica

Ocorrência: 2021/2022 - 2S

Ativa? Sim
Unidade Responsável: Departamento de Geociências, Ambiente e Ordenamento do Território
Curso/CE Responsável: Mestrado em Deteção Remota

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
M:DR 2 Plano estudos a partir de 2018 1 - 6 42 162

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
Jose Carlos Pinto Bastos Teixeira Silva Regente

Docência - Horas

Teorico-Prática: 2,00
Outra: 1,00
Tipo Docente Turmas Horas
Teorico-Prática Totais 1 2,00
Jose Carlos Pinto Bastos Teixeira Silva 2,00
Outra Totais 1 1,00
Jose Carlos Pinto Bastos Teixeira Silva 1,00

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Os estudantes deverão compreender em que medida a nova instrumentação desenvolvida para utilização de grupos de veículos autónomos (superfície, aéreos e submarinos) pode contribuir para o conhecimento de sub-mesoscala oceânica. No final da disciplina, os estudantes devem ter competência para seleccionar formas de amostragem espácio-temporais, que poderão incluir simultaneamente medições feitas pelos veículos autónomos e satélites de observação da Terra. Os estudantes devem tornar-se aptos para descrever com formalismo matemático processos dinâmicos à sub-mesoscala, e compreender algumas especificidades desses processos em comparação com a mesoscala e escalas superiores. Deve-se ainda adquirir conceitos básicos de controlo dos veículos autónomos, utilizado em forma colaborativa e optimizada.

Resultados de aprendizagem e competências

A compreensão da dinâmica do oceano em escalas espaciais que vão desde um metro até várias dezenas de quilómetros requer, como primeira etapa, a obtenção de dados, que se pretende que tenham cobertura espacial tão ampla quanto possível, assim como frequência temporal tão alta quanto possível. Veículos autónomos (subaquáticos, de superfície e aéreos), bem como novas tecnologias de medição, são ideais para conduzir experiências no meio marinho, consequentemente contribuindo para um maior conhecimento da dinâmica oceânica a essas escalas. Esta unidade curricular pretende introduzir a dinâmica de sub-mesoscala, demonstrando como as novas tecnologias associadas aos veículos autónomos não-tripulados podem contribuir para um maior conhecimento da sub-mesoscala. A unidade curricular pretende também fornecer as bases para a compreensão dos fenómenos observados em imagens SAR do oceano, que serão ilustrados em outra unidade curricular, nomeadamente “SAR Oceano”.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

Descrição dos vários fenómenos oceânicos observáveis por deteção remota por satélite, as várias escalas espácio-temporais desses fenómenos e algumas técnicas e sensores utilizados nas observações; Algumas propriedades fundamentais da água oceânica; Fundamentos de dinâmica de geofluídos: equações do movimento invíscido e efeitos de rotação da Terra; Ondas de superfície (aproximação de águas profundas e pouco-profundas; relações de dispersão); Ondas internas gravíticas (aproximação de Boussinesq; modelo de duas camadas; propagação num meio de estratificação contínua, modos e propagação tipo raio); Ondas não lineares (equação de Kortweg-deVries; solitões internos); Vórtices de sub-mesoscala; Dinâmica costeira estuarina (plumas de rios influenciados por diversas condições ambientais: marés; direcção e velocidade do vento; caudal); Oscilações quasi-inerciais; Efeitos da batimetria nas ondas gravítico-capilares de superfície (modulação hidrodinâmica fraca); Efeitos de atrito (algumas noções de turbulência no oceano associadas a ondas e frentes marinhas); Veículos autónomos e técnicas de medição; Instrumentação utilizada nos veículos autónomos para medições hidrográficas e outras variáveis oceânicas; Sincronismo de medições em grupo e estratégias utilizadas nas diversas observações de diferentes fenómenos.

Bibliografia Obrigatória

Kundu Pijush K.; Fluid mechanics. ISBN: 0-12-178253-0
Carter N.; Autonomous Underwater Vehicles: Technology and Applications, Carter N. , 2015. ISBN: ISBN-13: 978-1632400741

Bibliografia Complementar

LeBlond, P.H., Mysak, L.A. ; Waves in the Ocean, Elsevier, 1981. ISBN: ISBN-13: 978-0133533019
Zheng, Q.; Satellite SAR detection of sub-mesoscale Ocean Dynamic Processes, Advanced Series on Ocean Engineering , Volume 44; 300pp, 2017

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

O ensino desta unidade curricular inclui a exposição teórica e analítica das equações do movimento que governam alguns fenómenos de sub-mesoscala, seguida de uma análise pormenorizada das implicações na dinâmica oceânica. Essa análise é feita com auxílio a resultados de modelos numéricos (e.g. MITgcm) e medições in situ realizadas por veículos autónomos não-tripulados. Sempre que se justifique, e seja possível, serão propostos exercícios numéricos de simulação dos processos abordados durante as exposições teóricas. Observações por satélite constituem uma abordagem preferencial para ilustrar as características dos fenómenos de submesoscala, constituindo uma forma de ganhar critério sobre esses mesmos fenómenos. Uma visita ao Laboratório de Sistemas e Tecnologia Subaquática (LSTS) da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) (http://lsts.fe.up.pt/) permitirá conhecer os veículos autónomos não-tripulados, e sempre que possível serão planeadas operações com esses veículos e serão analisados em aula medições colhidas por esses veículos. Nas aulas de tipo “Outras” serão tiradas dúvidas sobre os vários tópicos do programa e dado apoio à realização dos exercícios práticos propostos.

Software

MATLAB
SNAP

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Mecânica clássica > Dinâmica dos fluidos
Ciências Naturais > Ciências do ambiente > Ciências da terra > Ciências marinhas

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação Peso (%)
Trabalho prático ou de projeto 50,00
Trabalho escrito 50,00
Total: 100,00

Componentes de Ocupação

Designação Tempo (Horas)
Estudo autónomo 40,00
Frequência das aulas 42,00
Trabalho escrito 22,00
Total: 104,00

Obtenção de frequência

A avaliação será realizada através de um trabalho escrito (50%) e de uma proposta de projecto para amostragem de um fenómeno de submesoscala oceânica através de veículos autónomos e por satélite (50%). Nota mínima para aproveitamento nesta U.C. é de 9.5/20 valores.

Fórmula de cálculo da classificação final

Final=0.5*Manuscrito+0.5*Trabalho

Provas e trabalhos especiais

NA

Trabalho de estágio/projeto

NA

Avaliação especial (TE, DA, ...)

NA

Melhoria de classificação

Melhoria de classifiocação poderá ser obtida através da realização de um exame adicional de 2ª Época e/ou Trabalho adicional.

Observações

NA
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