Revista de Gestão Costeira Integrada
Volume 15, Número 3, Setembro 2015, Páginas 395-408

DOI: 10.5894/rgci483
* Submission: 7 JAN 2014; Peer review: 8 FEB 2014; Revised: 19 JUN 2014; Accepted: 5 OCT 2014; Available on-line: 6 OCT 2014

Tide and Tidal Currents in the Cape Verde Archipelago *

Nilton Gomes ^{@, 1}, Ramiro Neves ¹, Isabella Ascione Kenov ¹,
Francisco Javier Campuzano ¹, Ligia Pinto ¹

---

@ - Corresponding author: Gomes [email protected]
1 - Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, MARETEC, Secção de Ambiente e Energia, Departamento de Mecânica, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisbon, Portugal.

---

ABSTRACT
The hydrography and oceanography in deep ocean areas are expensive if based only upon fieldwork and, as a result, countries with smaller financial resources have few data from in situ measurements. This work aims to contribute to demonstrate that based on little local information it is possible to increase our knowledge through the use of numerical models. This paper describes a study of the tidal propagation in the Cape Verde Islands region and the currents induced by the tide assesses the importance of the wind for the circulation using the numerical model MOHID in a two-dimensional mode. The bathymetric data were extracted from the database of NASA SRTM 30 (Shuttle Radar Topography Mission) and the coast line was extracted from the database of NGDC (National Geophysical Data Center). The tide along the oceanic boundary of the model was imposed using the results from the FES2004 model and the wind was imposed using the GFS (Global Forecasting System) meteorological model results. The modeling system is based on a regional scale model with a spatial step of 6 km (level 1) in which two models with a spatial step 3 km (level 2) were fitted to detail the results of the flow in shallower areas of greater morphological complexity where a 2D model and reproduce the effect of wind forcing. Comparison between computed and measured levels in a station located in Palmeira harbor, Sal Island – the only available measuring station - for the year 2000, shows that the model is able to represent the tide in this location. The model results also show that the currents in the shallower areas along and between islands are very sensitive to the atmospheric forcing, suggesting that this sensitivity may extend to zones of greater depth in the presence of vertical stratification. The residual circulation is the main product of this study with interest for coastal management. It is a completely new result, about which there was no information either from field work or from other models. 

Keywords:  Hydrodynamics, modelling, tides, tidal currents. 

Marés e Correntes de Maré no Arquipélago de Cabo Verde

RESUMO
A hidrografia e a oceanografia de zonas oceânicas profundas são áreas de trabalho dispendiosas e consequentemente em países com menores recursos financeiros existe normalmente maior carência de dados “in situ”. Este trabalho pretende contribuir para demonstrar que com base em pouca informação local é possível aumentar de forma económica o nosso conhecimento através da combinação de dados e de modelos matemáticos. No presente trabalho é efectuado um estudo da hidrodinâmica forçada pela maré na região do Arquipélago de Cabo Verde e é a analisada a sensibilidade da solução ao vento. O trabalho é baseado no modelo numérico MOHID em modo bidimensional. Os dados batimétricos foram extraídos da base de dados da NASA SRTM 30 (Shuttle Radar Topography Mission) e a linha de costa foi extraída da base de dados do NGDC (National Geophysical Data Center). A maré na fronteira oceânica do modelo foi imposta utilizando resultados do modelo global de maré FES2004 e o vento foi imposto utilizando resultados do modelo meteorológico GFS (Global Forecasting System). O sistema de modelação é baseado num modelo de escala regional com passo espacial de 6 km (nível 1), no qual foram encaixados dois modelos de passo espacial de 3 km (nível 2) para detalhar os resultados do escoamento em zonas de menor profundidade - e maior complexidade morfológica – onde o vento tem afecta o escoamento em toda a coluna de água e pode ser representado por um modelo 2D.
Os níveis de maré calculados pelo modelo foram comparados com os únicos dados de marés existentes, numa estação localizada no Porto de Palmeira, ilha do Sal para o ano de 2000. A comparação dos resultados do modelo com os dados mostra que o modelo representa corretamente os níveis de maré neste local. Os resultados do modelo mostram também que as correntes nas zonas menos profundas – zonas costeiras e canais entre ilhas - são sensíveis ao forçamento atmosférico, sugerindo que esta sensibilidade poderá estender-se a zonas de maior profundidade na presença de estratificação vertical. A circulação residual em torno das ilhas é o principal produto deste trabalho, com interesse directo para a gestão costeira e sobre a qual não existia nenhuma informação para a região, nem proveniente de medições, nem de outros modelos.

Palavras-chave: Hidrodinâmica, modelação, marés, correntes de maré.

 

Antunes, A. G. (2008) - Riscos Geológicos associados às construções nas encostas e leito das ribeiras no Concelho de São Lourenço dos Órgãos. 53p., Trabalho de Licenciatura, Instituto Superior de Educação (ISE), Cidade da Praia, Cabo Verde. Available on-line at http://www.portaldo conhecimento.gov.cv/handle/10961/1728

Aumont, O.; Orr, J. C.; Jamous, D.; Monfray, P.; Marti, O.; Madec, G. (1998) - A degradation approach to accelerate simulations to steady-state in a 3-D tracer transport model of the global ocean.
Climate Dynamics, 14(2):101-116. DOI: 10.1007/s003820050212

Campuzano, F.; Nunes, S.; Malhadas, M.; Neves, R. (2010) -  Modelling hydrodynamics and water quality of Madeira Island (Portugal). GLOBEC International Newsletter (ISSN: 1862 – 4022), 16(1):40-42, Global Ocean Ecosystem Dynamics (GLOBEC), Plymouth Marine Laboratory (PML), Plymouth, United Kingdom. Available on-line at: http://www.mohid.com/PublicData/Products/Papers/Globec_ca mpuzanofjetal.pdf

Campuzano, F. J.; Mateus, M. D.; Leitão, P. C.; Leitão, P. C.; Marín, V. H.; Delgado, L. E.; Tironi, A.; Pierini, J. O.; Sampaio, A. F. P.; Almeida, P.; Neves, R. (2013) - Integrated coastal zone management in South America: A look at three contrasting systems. Ocean & Coastal Management, 72:22-35. DOI: 10.1016/j.ocecoaman.2011.08.002

Cancino, L.; Neves, R. (1999) - Hydrodynamic and sediment suspension modelling in estuarine systems Part I: Description of the numerical models. Journal of Marine System, 22(2-3):105- 116. DOI: 10.1016/S0924-7963(99)00035-4

DGA (2004) - Livro Branco sobre o Estado do Ambiente em Cabo Verde. 227p., Direcção Geral do Ambiente (DGA), Ministério do Ambiente Agricultura e Pescas, Praia, Cape Verde. Available on-line at http://www.sia.cv/index.php/documentacao- mainmenu/category/3-relatorios-e-estudos?download=13:1ivro- branco

EMC (2003) - NCEP Office Note 442 - The GFS Atmospheric Model. 14p., Environmental Modeling Center (EMC), National Oceanic and Atmospheric Administration National Weather Service, Washington, D.C., U.S.A. Available on-line at http://www.lib.ncep.noaa.gov/
ncepofficenotes/files/on442.pdf

Ferreira, J. G.; Simas, T.; Nobre, A.; Silva, M. C; Schifferegger, K.; Lencart-Silva, J. (2003) - Identification of Sensitive Areas and Vulnerable Zones In Transitional and Coastal Portuguese Systems. Application of the United States National Estuarine Eutrophication Assessment to the Minho, Lima, Douro, Ria de Aveiro, Mondego, Tagus, Sado, Mira, Ria Formosa and Guadiana systems. 168p., INAG/IMAR, Lisboa, Portugal. ISBN: 9729412669. Available on-line at http://www.eutro.org/ documents/NEEA Portugal.pdf

Gomez-Gesteira, M.; Montero, P.; Prego, R.; Taboada, J. J.; Leitão, P.; Ruiz-Villarreal, M.; Neves, R.; Pérez-Villar, V. (1999) - A two-dimensional particle tracking model for pollution dispersion in A Coruña and Vigo Rias (NW Spain). Oceanologica Acta, 22(2):167-177. DOI: 10.1016/S0399-1784(99)80043-7

Huthnance, J. M. (1973) - Tidal current asymmetries over the Norfolk sand-banks. Estuarine and Coastal Marine Science, 1(1):89–99. DOI: 10.1016/0302-3524(73)90061-3

Kantha, L. H.; Clayson, C. A. (2000) - Numerical models of oceans and oceanic processes. 940p., Academic Press, San Diego, CA, U.S.A. ISBN: 9780124340688

Kenov, I. A.; Garcia, A. C.; Neves, R. (2012) - Residence time of water in the Mondego estuary (Portugal). Estuarine, Coastal and Shelf Science, 106:13-22. DOI: 10.1016/j.ecss.2012.04.008

Lopes, J. F.; Cardoso, A. C.; Moita, M. T.; Rocha, A. C.; Ferreira, J. A. (2009) - Modelling the temperature and the phytoplankton distributions at the Aveiro near coastal zone, Portugal. Ecological Modelling, 220(7):940-961. DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2008.11.024

Lyard, F.; Lefevre, F.; Letellier, T.; Francis, O. (2006) - Modelling the global ocean tides: modern insights from FES2004. Ocean Dynamics, 56(5-6):394–415. DOI: 10.1007/s10236-006-0086-x

Malhadas, M. S.; Leitão, P. C.; Silva, A.; Neves, R. (2009) - Effect of coastal waves on sea level in Óbidos Lagoon, Portugal.  Continental Shelf Research, 29(9):1240-1250. DOI: 10.1016/j.csr.2009.02.007

Martins, F.; Leitão, P.; Silva, A.; Neves, R. (2001) - 3D modelling in the Sado estuary using a new generic vertical discretization approach. Oceanologica Acta, 24(Suppl. 1):51-62. DOI: 10.1016/S0399-1784(01)00092-5

Neves, R. (2013) - The MOHID concept. In: M. Mateus & R. Neves, Ocean modelling for coastal management - Case studies with MOHID, pp.1-11, IST Press, Lisboa Portugal. ISBN: 978- 9898481245. Available on-line at http://www.mohid.com/publicdata/products/bookpapers/2013_m ohidbook_c01.pdf

Pawlowicz, R.; Beardsley, B.; Lentz, S. (2002) - Classical tidal harmonic analysis including error estimates in MATLAB using T_TIDE. Computers & Geosciences, 28(8):929-937. DOI: 10.1016/S0098-3004(02)00013-4

Pingree, R. D.; Maddock, L. (1980) - Tidally induced residual flows around an island due to both frictional and rotational effects. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, 63(2):533–546. DOI: 10.1111/j.1365-246X.1980.tb02636.x

Ruiz-Villarreal, M.; Montero, P.; Taboada, J. J.; Prego, R.; Leitão, P. C.; Pérez-Villar, V. (2002) - Hydrodynamic model study of the Ria de Pontevedra under estuarine conditions. Estuarine, Coastal and Shelf Science,  54(1):101-113. DOI: 10.1006/ecss.2001.0825

Taboada, J. J.; Prego, R.; Ruiz-Villarreal, M.; Gomez-Gesteira, M.; Montero, P.; Santos, A. P.; Pérez-Villar, V. (1998) - Evaluation of the seasonal variations in the residual circulation in the Ría of Vigo (NW Spain) by means of a 3D baroclinic model. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 47(5):661-670. DOI: 10.1006/ecss.1998.0385

 

em construção