The Brazil Current (BC) is possibly one of the least studied western boundary currents (WBCs) in the world ocean. Its unique vertical structure makes this a different WBC in terms of velocity and transport. Although significant progress has been made over the last decade, the BC system variability within the Santos Bight (SB, 23°S-28°S) is very poorly understood despite its strategic role for Brazil in terms of energy. The BC thickens and changes its vertical structure and dynamical modal composition as it crosses the SB. As it enters the bight by trying to contour Cape Frio (Cf, 23°S), the BC is about 500 m deep. As the current leaves the bight south of Cape Santa Marta (CSM, 28°S) it is 1300 m. These differences in thickness and accompanying velocity vertical shear are due to the impinging branch of the intermediate South Equatorial Current (SEC) generating the so called Santos Bifurcation (SBi). We here investigate the subinertial variability of the BC system within the SB primarily using satellite altimetry data and some traditional spectral analysis techniques. We also analyzed quasi-synoptic observations of an oceanographic cruise, which was part of the IOUSP-PETROBRAS CERES Experiment. We identified that there are different phenomena occurring to the north and to the south of the bifurcation and this might be caused by the SBi feature itself and/or the consequential change in the BC vertical structure downstream. North of the SBi, we detected oscillations with period of 92 days and a wavelength of 490 km and which represent about a fifth of the BC variability at 25°S. The 92-day oscillations are nonlinear vorticity waves, which are originated to the east of 35°W and propagate zonally towards the BC axis. These waves then perturb the current exciting oscillatory motions of the same period and which propagate downstream. South of the SBi axis (~28°S), we identified two different maxima in the ω - κ spectrum. They correspond to oscillations with periods (wavelengths) of 68 and 148 days (397 km and 790 km). The longer wave is also a baroclinic first-mode nonlinear vorticity waves propagating with westward phase speed of the nondispersive planetary Rossby waves of same period. They are originated in the ocean interior and we were able to track its signal as far as 5°W. The 68-day waves has its existence limited to vicinities of the BC. Phase speeds have approximately the BC axis orientation and they can only be clearly detected between ~27°S and ~32°S. This propagating signal accounts with a variance of ~21% on the BC axis. Quasi-synoptic observations allowed the mapping of a anticyclone and a cyclone of such waves. They seem to have modal composition very similar to the BC itself, which might provide additional evidence of local origin. / A Corrente do Brasil (CB) é provavelmente a Corrente de Contorno Oeste (CCO) menos estudada dos oceanos mundiais. A sua estrutura vertical única es faz dela uma CCO diferente em termos de velocidade e transporte. Apesar dos avanços significativos na última década, a variabilidade da CB na Bacia de Santos (BS, 23°S-28°S) ainda é pouco conhecida, apesar do papel estratégico da região na matriz energética brasileira. A CB se espessa mudando a sua estrutura vertical e muda sua estrutura dinâmica no domínio da BS. Na região de Cabo Frio (23°S) a corrente tem cerca de 500 m de profundidade. Ao sair da BS na região do Cabo de Santa Marta (28°S) a corrente se estende até cerca de 1300 m. Estas variações na espessura da corrente e consequente diferença no cisalhamento vertical de velocidade ocorrem devido à presença da Corrente Sul Equatorial em nível intermediário na região gerando a Bifurcação de Santos (BiS). Neste trabalho investigamos a variabilidade subinercial da CB na Bacia de Santos usando primeiramente dado alimétrico e um conjunto de análise espectral. Foram depois estudados fenômenos geradores dessa variabilidade com dados quasi-sinóticos do um cruzeiro oceanográfico CERES V do conjunto IOUSP-PETROBRAS. Foram identificados fenômenos diferentes no norte e sul da Bifurcação de Santos e esta diferença é provavelmente devido à presença da bifurcação ou à mudança que esta causa na estrutura da CB. Ao norte da BiS foi identificada uma oscilação com período de 92 dias e comprimento de onda de 490 km explicando um quinto da variabilidade da CB em 25°S. A oscilação de 92 dias está relacionada com ondas de vorticidade não lineares originadas a leste da corrente em ~35°W e se propagam zonalmente até ao eixo da corrente. Estas ondas perturbam a corrente originando oscilações com mesmo período e que propagam ao longo do eixo da corrente. Ao sul da BiS (~27°S) foram identificados dois máximos no espectro κ - ω. Os máximos correspondem a oscilações com período (comprimento de onda) de 68 e 148 dias (397 e 790 km). A onda com maior comprimento de onda é também uma onda de vorticidade de primeiro modo baroclínico não linear propagando para oeste com velocidade de fase de ondas de Rossby não dispersivas. Estas ondas são originadas no interior da bacia oceânica e seu sinal foi identificado chegando até 5°W. A onda de 68 dias existe apenas no domínio da CB. Esta onda propaga fase num eixo aproximadamente paralelo à CB e são detadas de forma clara apenas entre ~27°S e ~32°S. Esta onda explica uma variância da CB de ~21% ao longo do seu eixo. Observações quasi-sinóticas permitiram mapear um anticiclone e um ciclone associado a essa onda. Os vórtices aparentam uma estrutura modal muito semelhante à da corrente.

O objetivo da presente tese é o de documentar, em escala milenar, as variações paleoclimáticas e paleoceanográficas superficiais do Atlântico Sul Ocidental desde o Último Máximo Glacial. Com esta finalidade, foram obtidas estimativas de paleotemperatura, paleossalinidade e paleoprodutividade baseadas na análise de fauna de foraminíferos planctônicos, isótopos estáveis de oxigênio e carbono em Globigerinoides ruber e nove datações de radiocarbono em amostras de um testemunho coletado na Bacia de Santos. Os dados foram complementados com a reanálise de outro testemunho previamente coletado em outro setor da mesma Bacia. Os resultados demonstram que as mudanças paleoceanográficas registradas no período analisado podem ser parcialmente explicadas por variações na exportação de calor e sal para o hemisfério norte relacionadas à atividade da célula de transporte meridional e à configuração das correntes superficiais associadas à circulação atmosférica. Outra parte significativa da variabilidade parece estar relacionada à intensidade do Sistema de Monção da América do Sul resultante de variações na insolação de acordo com o ciclo de precessão. Os principais desvios da tendência de variação da composição isotópica da água do mar esperada em função das mudanças de insolação coincidem com os grandes pulsos de degelo ocorridos em torno de 19, 14 e 8,2 mil anos AP. / The goal of this thesis is to document the paleoclimatic and paleoceanographic changes occurred at the millennial scale since the Last Glacial Maximum at the surface Western South Atlantic. Paleotemperature, paleosalinity and paleoproductivity estimates were obtained for this purpose based on faunal changes of foraminifera assemblages, carbon and oxygen stable isotopes in Globigerinoides ruber and nine radiocarbon datings in a core retrieved at Santos Basin. These data were supplemented by the reanalysis of a second core previously analyzed from a different sector of the same basin. The results demonstrate that paleoceanographic changes recorded in the analyzed period may be partially explained by changes in the heat and salt export to the northern hemisphere related to the meridional overturning cell and the surface currents related to atmospheric circulation. Another significant portion of the observed variability seems to be related to changes in the strength of the South American Monsoon System resulting from insolation changes according to the precessional cycle. The main departures from the expected trend of variation in the isotopic composition of seawater related to insolation changes coincide with great meltwater pulses occurred around 19, 14, and 8.2 kyr BP.

O objetivo da presente tese é o de documentar, em escala milenar, as variações paleoclimáticas e paleoceanográficas superficiais do Atlântico Sul Ocidental desde o Último Máximo Glacial. Com esta finalidade, foram obtidas estimativas de paleotemperatura, paleossalinidade e paleoprodutividade baseadas na análise de fauna de foraminíferos planctônicos, isótopos estáveis de oxigênio e carbono em Globigerinoides ruber e nove datações de radiocarbono em amostras de um testemunho coletado na Bacia de Santos. Os dados foram complementados com a reanálise de outro testemunho previamente coletado em outro setor da mesma Bacia. Os resultados demonstram que as mudanças paleoceanográficas registradas no período analisado podem ser parcialmente explicadas por variações na exportação de calor e sal para o hemisfério norte relacionadas à atividade da célula de transporte meridional e à configuração das correntes superficiais associadas à circulação atmosférica. Outra parte significativa da variabilidade parece estar relacionada à intensidade do Sistema de Monção da América do Sul resultante de variações na insolação de acordo com o ciclo de precessão. Os principais desvios da tendência de variação da composição isotópica da água do mar esperada em função das mudanças de insolação coincidem com os grandes pulsos de degelo ocorridos em torno de 19, 14 e 8,2 mil anos AP. / The goal of this thesis is to document the paleoclimatic and paleoceanographic changes occurred at the millennial scale since the Last Glacial Maximum at the surface Western South Atlantic. Paleotemperature, paleosalinity and paleoproductivity estimates were obtained for this purpose based on faunal changes of foraminifera assemblages, carbon and oxygen stable isotopes in Globigerinoides ruber and nine radiocarbon datings in a core retrieved at Santos Basin. These data were supplemented by the reanalysis of a second core previously analyzed from a different sector of the same basin. The results demonstrate that paleoceanographic changes recorded in the analyzed period may be partially explained by changes in the heat and salt export to the northern hemisphere related to the meridional overturning cell and the surface currents related to atmospheric circulation. Another significant portion of the observed variability seems to be related to changes in the strength of the South American Monsoon System resulting from insolation changes according to the precessional cycle. The main departures from the expected trend of variation in the isotopic composition of seawater related to insolation changes coincide with great meltwater pulses occurred around 19, 14, and 8.2 kyr BP.

[pt] No Brasil, a partir de Março de 2006 com a constatação de indícios de gás e condensado de óleo na Locação Paraty (poço 1-RJS-617D do bloco BM-S-10) e poucos meses depois, em Agosto, com a descoberta da acumulação de óleo (poço 1-RJS-628A do bloco BM-S-11, pioneiro da área atualmente declarada como LULA) nos reservatórios carbonáticos de idade Aptiana e localizados na camada Sub-Sal da Bacia de Santos, estes reservatórios adquiriram importância estratégica para o desenvolvimento econômico e tecnológico do Brasil. A pesquisa realizada neste projeto visa desenvolver metodologia para estimativa de cenários 3D de propriedades mecânicas elásticas estáticas de deformabilidade: módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson e do fator de acoplamento fluído-mecânico: coeficiente de Biot-Willis, integradas ao dado sísmico e que destinam-se a alimentar simulador mecânico, mitigando incertezas e riscos econômicos e de SMS ao longo da vida produtiva dos diversos campos do PPSBS. O pioneirismo do presente estudo encontra-se em: (I) realização de inversão sísmica determinística CSSI (constrained sparse spike) baseada em modelo inicial de Impedância-P ao longo de toda a sequência estratigráfica da Bacia de Santos: Pós-Sal, Sal e Pré-Sal considerando o efeito do soterramento em dado sísmico 0-offset cedido pela ANP (Agência Nacional do Petróleo), (II) desenvolvimento de Modelo de Física de Rochas (MFR) para toda a sessão estratigráfica da Bacia de Santos, com base em perfis de poços cedidos pela ANP e furos geotécnicos, para estimativa das propriedades mecânicas elásticas dinâmicas a partir da Impedância-P obtida na inversão sísmica e (III) realização de ensaios mecânicos simultâneos em análogo mecânico (bloco de travertino romano) da camada Pré-Sal da Bacia de Santos para determinação de relação de equivalência estático vs. dinâmico, como também emprego de mais duas relações de equivalência estático vs. dinâmico advindas de trabalhos científicos totalizando três cenários de propriedades mecânicas de deformabilidade estáticas e de coeficiente de Biot-Willis. Como resultado foi constatado que os três cenários 3D de propriedades mecânicas elásticas estáticas de deformabilidade e coeficiente de Biot-Willis, herdaram o nível de detalhamento da sísmica HD (High Definition) empregada, a saber: resolução vertical de aproximadamente 35m e resolução horizontal de aproximadamente 600m. Ao comparar o mais rígido dos três cenários com o menos rígido deles, observou-se que o módulo de elasticidade estático chega a variar até 35 por cento, o coeficiente de poisson estático chega a variar até 22 por cento e o coeficiente de acoplamento fluídomecânico de Biot-Willis chega a variar até 8 por cento, sendo que a maior variação está especialmente nos carbonatos do Pré-Sal de idade Aptiana, nos carbonatos do Pós- Sal de idade Albiana e nos arenitos do Pós-Sal do Paleógeno e Cretáceo Superior. / [en] In Brazil, in March 2006, with evidence of gas and oil condensate in the Paraty location (well 1-RJS-617D of block BM-S-10) and a few months later, in August, with the discovery of oil accumulation (well 1-RJS-628A of the block BMS- 11, pioneer of the area currently declared as LULA) in the Aptian-age carbonate reservoirs and located in the Sub-Salt layer of the Santos Basin, these reservoirs have acquired relevance for the economic and technological development of Brazil. The research carried out in this project aims to develop methodology for estimating 3D scenarios of static elastic mechanical properties of deformability: modulus of elasticity and Poisson s coefficient and the fluid-mechanical coupling factor: Biot- Willis coefficient, integrated to the seismic data and destined to feed mechanical simulator, mitigating uncertainties and economic and SMS risks throughout the productive life of the various PPSBS deposits. The pioneerism of the present study is: (I) performing deterministic CSSI (constrained sparse spike) seismic inversion based on the initial P-Impedance model throughout stratigraphic sequence of the Santos Basin: Post-Salt, Salt and Pre-Salt taking into account burial depth effect on the seismic trace, (II) development of Rock Physics Models (RFM) for the entire stratigraphic column of the Santos Basin, based on well logs and geotechnical holes, in order to estimate the dynamic elastic mechanical properties from the PImpedance obtained in the seismic inversion and (III) realization of simultaneous mechanical tests on mechanical analogue rock (Roman Travertine block) of Santos Basin Pre-Salt layer to determine static vs. dynamic relation, as well as using two static vs. dynamic relations from scientific studies to build three scenarios of static elastic mechanical properties of deformability and Biot-Willis coeficient. As a result, it was verified that the three 3D scenarios of static elastic mechanical properties of deformability, as well as, Biot-Willis coeficient inherited the level of detail of the HD (High Definition) used seismic, that is: vertical resolution of approximately 35m and horizontal resolution of approximately 600m. When comparing the most rigid of the three scenarios with the least rigid, it is observed that the static elasticity modulus vary up to 35 percent, static poisson s ratio vary up to 22 percent and the Biot-Willis coefficient variy up to 15 percent. The greater variation is especially in the carbonates of the Pre-Salt of Aptian age, in the carbonates of the Post-Salt of Albian age and in the sands of the Pos-Salt of Paleogeno and Upper Cretaceous.