The circulation of the lower Capibaribe Estuary (Brazil) and its implications for the transport of scalars

Abstract

Abstract The Capibaribe Estuary is a water body that crosses the Recife Metropolitan Area (RMA), one of the largest population centers in Brazil, and causes large pollutant loads and poor water quality. The fresh water inflow of wastewater from the RMA can account for three times the volume of the river discharge during the low discharge period. This article assesses the hydrodynamics and potential transport of particulate and dissolved scalars in this estuary. A field experiment was conducted to record the water level, current velocity, salinity, temperature and suspended particulate matter (SPM) contents during a full semi-diurnal tidal cycle. This experiment was performed during low river discharge and spring tide conditions. The estuary showed a partially mixed circulation pattern. The residual transport of water and salt were up estuary, while the SPM residual transport was down estuary. The former were understood as the effect of the residual circulation around the islands, while the latter was interpreted as a morphological factor inducing greater resuspension during the ebb, despite the symmetrical ebb and flood currents. This mechanism may transport SPM to the inner shelf, even under tide-dominated conditions when the opposite would be expected.

Translated abstract

Resumo O estuário do Rio Capibaribe é um corpo de água que atravessa a Região Metropolitana de Recife (RMR), um dos maiores centros populacionais do Brasil, o que causa grande quantidade de carga de poluentes e baixa qualidade da água. A entrada de água doce a partir das águas residuais da RMR pode contabilizar mais de três vezes a contribuição fluvial durante o período de baixa descarga. Este artigo investiga a hidrodinâmica e o potencial transporte de escalares particulados e dissolvidos neste estuário. Um experimento de campo foi realizado para registrar nível da água, velocidade de corrente, salinidade, temperatura e material particulado em suspensão (MPS) durante um ciclo de maré semidiurno completo. O experimento foi realizado em condições de baixa descarga e em condições de maré de sizígia. O estuário apresentou padrão de circulação parcialmente estratificado. O transporte residual de água e sal foi estuário acima, enquanto que o transporte residual de MPS foi estuário abaixo. Os primeiros são entendidos como o efeito da complexa circulação ao redor das ilhas que formam o baixo estuário, enquanto que o último foi interpretado como devido a efeitos morfológicos que induzem à ressuspensão durante a vazante, a despeito da simetria entre correntes de enchente e vazante. Este mecanismo pode produzir transporte para a plataforma adjacente, mesmo durante períodos dominados pela maré, quando o oposto seria esperado.