O NUMA vem desenvolvendo atividades de pesquisa e formação acadêmica nas seguintes linhas de pesquisa: Modelagem hidrodinâmica marinha, modelagem atmosférica, modelagem de dispersão de óleo no mar, modelagem climática oceânica e atmosférica, sensoriamento remoto e análise de dados oceanográficos e meteorológicos.

Apesar de possuírem desenvolvimentos e objetivos específicos, as linhas de pesquisa desenvolvidas no NUMA são muitas vezes integradas visando à aplicação em estudos de caracterização ambiental e na execução de trabalhos operacionais em regiões marinhas costeiras e offshore.

Modelagem Computacional Climática

Há alguns anos modelos climáticos oceânicos e atmosféricos em escala global vem sendo utilizados de forma desacoplada com intuito de investigar a dinâmica oceânica e atmosférica associada a processos de variabilidade e mudanças climáticas. Alguns exemplos incluem a investigação da alteração de um componente climático e seus potenciais impactos no sistema climático. Outra linha de pesquisa que vem sendo desenvolvida pelo grupo é a regionalização de processos oceanográficos climáticos. (exemplo 1 e exemplo 2)

O NUMA tem realizado o desenvolvimento de prognósticos climáticos atmosféricos com a utilização de modelo de circulação geral da atmosfera CAM 3.1. (Prognósticos Climáticos Atmosféricos)

Modelagem Hidrodinâmica Marinha

Essa linha de pesquisa tem como objetivo obter os padrões de circulação oceânica com alta resolução espacial para ambientes marinhos costeiros, para a plataforma continental e regiões oceânicas adjacentes. Para tal, modelos oceânicos vêm sendo implementados e processados para o entendimento da dinâmica oceânica em escalas regional (exemplo 1 e exemplo 2) e global (exemplo 1 e exemplo 2).

Modelagem Hidrodinâmica Fluvial

Essa linha de pesquisa tem como objetivo simular a dinâmica fluvial, item de suma importância para a simulação de acidentes de transporte fluvial com derramamento de óleo e para demais atividades associadas ao gerenciamento de recursos hídricos (Modelagem Hidrodinâmica Fluvial).

Modelagem Atmosférica

Essa linha de pesquisa tem como objetivos simular a dinâmica e a termodinâmica da atmosfera para diferentes escalas espaciais e o fornecimento de informações que possam ser utilizadas de forma integrada tanto para o estudo da dispersão dos poluentes na atmosfera, rios e oceanos quanto para dar suporte às modelagens hidrodinâmicas fluvial e marinha.(Modelagem Atmosférica).

Modelagem de Dispersão de Poluentes

Essa linha de pesquisa tem como objetivo simular a dispersão de poluentes (óleo, esgoto doméstico e outros) em ambientes marinhos, fluviais e atmosféricos (Modelagem de Dispersão de Poluentes).

Sensoriamento Remoto

Para implementação e contínuo aprimoramento dos sistemas de modelagem hidrodinâmica, atmosférica e de dispersão de poluentes é necessária a aquisição de dados ambientais. Estes são fundamentais para a inicialização, validação e calibração dos modelos. Os dados obtidos via sensoriamento remoto complementam a coleta de dados in-situ. Dessa forma, é possível a cobertura de áreas extensas em intervalos de tempo regulares. Um dos sistemas desenvolvidos para monitoramento ambiental é o Centro de Disseminação de Dados de Satélites Ambientais - CENDAS

Análise de dados oceanográficos e meteorológicos

Essa linha de pesquisa é de fundamental importância para a caracterização e entendimento da dinâmica oceânica e atmosférica de uma determinada região. Os dados analisados são oriundos de plataformas de coletas de dados locais ou remotas (sensores fixos a satélites). Outra fonte de informação muito utilizada para estudos climáticos no NUMA são oriundos de bases de resultados de experimentos computacionais climáticos disponibilizadas por instituições de pesquisas nacionais e internacionais.