Na maior bacia hidrográfica do Planeta, o rio Amazonas transporta para os oceanos grande quantidade de carbono particulado e dissolvido. Esta visão tradicional dos rios, como carreadores de carbono para os oceanos, tem sido revista nas últimas décadas, em função de novos resultados que mostram emissões de CO2 destes sistemas para atmosfera superiores ao transporte na descarga em até uma ordem de grandeza. Diversos trabalhos já foram realizados com o objetivo de avaliar os processos que controlam essas emissões. No entanto, os mesmos ainda permanecem como uma grande fonte de incertezas. O objetivo principal deste trabalho foi quantificar os fluxos de CO2 em rios e igarapés do sudoeste da Amazônia (bacia do rio Purus, estado do Acre), levando em consideração as características químicas e físicas de cada sistema, bem como a sazonalidade da região e, assim, contribuir para melhorar as estimativas das emissões de carbono em toda a bacia Amazônica. Os resultados mostraram que durante o período de estiagem os rios apresentam águas com concentrações relativamente elevadas de bicarbonato, indicando a importância do intemperismo de carbonatos como fonte de carbono. Análises da composição isotópica do carbono inorgânico dissolvido corroboraram estes resultados. Nos igarapés, no entanto, a principal fonte de carbono é a matéria orgânica do solo. A sazonalidade exerce forte influência na pCO2 e, consequentemente, nos fluxos de CO2, com os maiores valores ocorrendo no período chuvoso. No entanto, não foi encontrada variabilidade sazonal nas taxas respiratórias o que mostra que, além da respiração, outros fatores também estão influenciando os fluxos de CO2. No período seco, o aumento significativo das concentrações de clorofila a pode indicar que processos fotossintéticos também desempenham um papel importante no balanço de C destes sistemas / In the largest basin of the planet, the Amazon river carries large amounts of particulate and dissolved carbon to the oceans. This traditional view of rivers as carriers of carbon to the oceans has been reviewed in the last decades due to new results showing that CO2 emissions to the atmosphere from these systems can surpass C transport in discharge in one order of magnitude. Several studies have been conducted to evaluate the processes controlling these emissions. However they still remain a major source of uncertainty. The main objective of this study was to quantify CO2 evasive fluxes in rivers and streams of Southwestern Amazon (Purus river basin, Acre state), taking into account chemical and physical characteristics of each system, as well as seasonality in this region and, thus, contribute to improve estimates of carbon emissions throughout the Amazon basin. The results showed that during low water the rivers have relatively high bicarbonate concentrations, indicating that carbonate weathering is an important carbon source. Dissolved inorganic carbon isotopic composition corroborated these results. However, in streams the main carbon source is soil organic matter. Seasonality has a strong influence on pCO2 and consequently on CO2 fluxes, with the highest values occurring in the rainy season. However there was no seasonal variability in respiration rates, which shows that other factors than respiration are also influencing CO2 fluxes. During the dry period, increases in chlorophyll a indicate that photosynthetic processes also play an important role in the C balance of these systems.

Na maior bacia hidrográfica do Planeta, o rio Amazonas transporta para os oceanos grande quantidade de carbono particulado e dissolvido. Esta visão tradicional dos rios, como carreadores de carbono para os oceanos, tem sido revista nas últimas décadas, em função de novos resultados que mostram emissões de CO2 destes sistemas para atmosfera superiores ao transporte na descarga em até uma ordem de grandeza. Diversos trabalhos já foram realizados com o objetivo de avaliar os processos que controlam essas emissões. No entanto, os mesmos ainda permanecem como uma grande fonte de incertezas. O objetivo principal deste trabalho foi quantificar os fluxos de CO2 em rios e igarapés do sudoeste da Amazônia (bacia do rio Purus, estado do Acre), levando em consideração as características químicas e físicas de cada sistema, bem como a sazonalidade da região e, assim, contribuir para melhorar as estimativas das emissões de carbono em toda a bacia Amazônica. Os resultados mostraram que durante o período de estiagem os rios apresentam águas com concentrações relativamente elevadas de bicarbonato, indicando a importância do intemperismo de carbonatos como fonte de carbono. Análises da composição isotópica do carbono inorgânico dissolvido corroboraram estes resultados. Nos igarapés, no entanto, a principal fonte de carbono é a matéria orgânica do solo. A sazonalidade exerce forte influência na pCO2 e, consequentemente, nos fluxos de CO2, com os maiores valores ocorrendo no período chuvoso. No entanto, não foi encontrada variabilidade sazonal nas taxas respiratórias o que mostra que, além da respiração, outros fatores também estão influenciando os fluxos de CO2. No período seco, o aumento significativo das concentrações de clorofila a pode indicar que processos fotossintéticos também desempenham um papel importante no balanço de C destes sistemas / In the largest basin of the planet, the Amazon river carries large amounts of particulate and dissolved carbon to the oceans. This traditional view of rivers as carriers of carbon to the oceans has been reviewed in the last decades due to new results showing that CO2 emissions to the atmosphere from these systems can surpass C transport in discharge in one order of magnitude. Several studies have been conducted to evaluate the processes controlling these emissions. However they still remain a major source of uncertainty. The main objective of this study was to quantify CO2 evasive fluxes in rivers and streams of Southwestern Amazon (Purus river basin, Acre state), taking into account chemical and physical characteristics of each system, as well as seasonality in this region and, thus, contribute to improve estimates of carbon emissions throughout the Amazon basin. The results showed that during low water the rivers have relatively high bicarbonate concentrations, indicating that carbonate weathering is an important carbon source. Dissolved inorganic carbon isotopic composition corroborated these results. However, in streams the main carbon source is soil organic matter. Seasonality has a strong influence on pCO2 and consequently on CO2 fluxes, with the highest values occurring in the rainy season. However there was no seasonal variability in respiration rates, which shows that other factors than respiration are also influencing CO2 fluxes. During the dry period, increases in chlorophyll a indicate that photosynthetic processes also play an important role in the C balance of these systems.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-07-01T14:56:33Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2283706 bytes, checksum: abe7d7a006c020993ef3a9e5383fd960 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-01T14:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2283706 bytes, checksum: abe7d7a006c020993ef3a9e5383fd960 (MD5) Previous issue date: 2005-02-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Medições dos fluxos de CO2, calor latente e calor sensível foram feitas no ecossistema de manguezal, em Bragança-PA, durante o período de novembro de 2002 a agosto de 2003. Os objetivos do presente trabalho foram quantificar as magnitudes dos fluxos de CO2, vapor d’água e energia em um ecossistema de manguezal e analisar as suas variações diárias e sazonais com base em variáveis meteorológicas pertinentes. As espécies de mangue predominantes são mangue-vermelho (Rhizophora racemosa) e mangue-preto (Aviccenia germinans). Os fluxos de CO2 e de energia foram medidos usando- se o sistema Edisol, de covariância dos vórtices turbulentos. Essas informações foram complementadas com medições do saldo de radiação, radiação solar global, radiação fotossinteticamente ativa, precipitação pluvial, temperatura do ar e do solo, umidade relativa e direção e velocidade do vento, obtidas por uma estação meteorológica automática. Os fluxos de CO2, calor latente e calor sensível apresentaram variações diárias e sazonais bem caracterizadas. Esses fluxos apresentaram valores máximos diários em torno do meio dia, acompanhando aproximadamente as variações do saldo de radiação. Sazonalmente os fluxos de CO2 e de calor latente apresentaram valores máximos na estação chuvosa (junho) enquanto os fluxos de calor sensível foram maiores durante a estação menos chuvosa. Os valores médios dos fluxos de CO2, calor latente e calor sensível no período estudado foram, respectivamente, - 11,51 μmol.m-2.s-1, 192 W.m-2 e 177 W.m-2. A partição do saldo de radiação em fluxo de calor latente apresentou um valor médio de 0,40, com os menores valores em novembro, com uma média de 0,32, enquanto os maiores valores dessa fração ocorreram em junho, com uma média de 0,46. A partição do saldo de radiação em fluxo de calor sensível apresentou um valor médio de 0,38, variando de 0,44 em novembro a 0,27 em maio. A partição dos componentes do balanço de energia, expressa pela razão de Bowen, variou de 0,72 às 9 h, aumentando até atingir um máximo de 1,03, às 13h30 e decrescendo até 0,82, às 16 h. A radiação solar global, o saldo de radiação e a radiação fotossinteticamente ativa foram as variáveis mais fortemente correlacionadas com esses fluxos. A taxa média de respiração do ecossistema de manguezal, durante à noite, no período estudado, foi de 4,78 μmol.m-2.s-1. As maiores taxas de respiração foram observadas durante o período de transição (junho) que é a época em que a temperatura do ar e do solo são mais elevadas, ilustrando a relação de dependência entre a respiração e a temperatura. / Measurements of carbon dioxide, latent heat and sensible heat fluxes were made at a mangrove ecosystem, in Bragança-PA, during the period of November 2002 to August 2003. The objectives of this work were to quantify the magnitudes of the fluxes of CO2, latent heat and energy at a mangrove ecosystem, and to analyze the diurnal and seasonal variations based on pertinent meteorological variables. The predominant mangrove species are the the red mangrove (Rhizophora racemosa) and the purple mangrove (Aviccenia germinans). The CO2 and energy fluxes were measured using the eddy covariance EdiSol system. These informations were supported with measurements of net radiation, global solar radiation, photosynthetic active radiation, rainfall, air and soil temperature, relative humidity and wind speed and direction obtained by an automatic weather station. The fluxes of CO2, latent heat and sensible heat showed diurnal and seasonal variations very well characterized. These fluxes showed maximum diurnal values around midday, following approximately the variations in net radiation. In regard to the seasonal variation, the carbon dioxide and latent heat fluxes showed peak values in the rainy season (February to May) while the sensible heat fluxes were higher during the less rainy season. The mean values of CO2, latent heat and sensible heat fluxes during the whole period were – 11.51 μmol.m-2.s-1, 192 W.m-2 and 177 W.m-2, respectively. The net radiation partition in latent heat flux averaged 0,4, with the lower values occurring in November averaged 0.32, while the higher values of that fraction occurred in June, averaged 0,46. The partition of net radiation in sensible heat flux averaged 0.38, ranging from 0.44 in November to 0.27 in May. The partition of the energy balance components based on the Bowen ratio, ranged from 0.72 at 9h, increasing until a maximum of 1.03 was reached at 13h30, and decreasing toward 0.82 at 16h. The variables more strongly correlated with these fluxes were the global solar radiation, net radiation and photosynthetic active radiation. The average ecosystem respiration rate, at night, during the studied period, was 4.98 μmol.m-2.s-1. The higher respiration rates were observed during the less rainy period, which is the time in which the air and soil temperature are greater, suggesting the dependence between respiration and the temperature.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nocturnal turbulent flux data are analysed, initially for two experimental sites in Brazil, and later for a large variety of biomes. In such case, a wide dataset, originated from more than a hundred flux stations scattered over Europe and the Americas is used. Emphasis is given to important aspects associated to the occurrence of intermittent turbulence and its implications for CO2 nocturnal flux estimates. Intermittency factors (IF) for CO2 and sensible heat fluxes are determined for the set of stations. In most cases, there was agreement between the results for CO2 and sensible heat, specially for those stations that were less intermittent, on average. A larger number of stations showed low IF for CO2 than for sensible heat fluxes. CO2 flux intermittency was significantly larger over higher canopies than over savannas or crops, while the same difference is smaller for the sensible heat flux. An investigation on the CO2 flux dependence on the temporal variability of the turbulence intensity is carried on . The main purpose of such an anlysis is identifying whether ther is CO2 storage during low turbulence periods and if such accumulated CO2 affects the fluxes in subsequent periods. In the vast majority of the stations, the classical pattern of NEE decreasing as u* tends to zero is observed. The hypothesis of the present study is that such NEE decrease under calm situations does not necessarily imply on flux lost by the eddy covariance technique, but that it may have not been properly captured by the CO2 storage term, being later measured in subsequent turbulent situations. Therefore, the present study has as the main goal identifying a potential problem in the correcting procedure commonly applied for low turbulent periods. Specifically, it is important to analyse whether the periods whose data are being replaced are not suceeded by others for which there is flux excess, characterizing, therefore, an excessive correction. Results indicate that there is a large quantity os stations for which the fluxes are independent on turbulence intensity variability, with evidences that the observed reduction during calm periods is compensated when it gets turbulent. In such cases, it is possible that corrections commonly used for calm conditions are, indeed, excessive. . / Dados de fluxos turbulentos noturnos são analisados, primeiramente, para dois sítios experimentais no Brasil e uma posterior expansão dessas análises é realizada para uma grande variedade de biomas, utilizando para tanto, um conjunto amplo de dados originados de mais de uma centena de estações de fluxos, espalhadas nas Américas e na Europa. A ênfase é dada aos aspectos importantes associados à ocorrência de turbulência intermitente e suas implicações para as estimativas de fluxos turbulentos noturnos de CO2. Fatores de intermitência (FI) dos fluxos de CO2 e de calor sensível são definidos e quantificados para o conjunto de estações. Na maioria dos casos, houve concordância entre os comportamentos obtidos para o fluxo de CO2 e de calor sensível, especialmente nas estações que na média apresentaram condições pouco intermitentes. Um número maior de estações apresentaram valores reduzidos de FI para fluxo de CO2 do que para o de calor sensível. A intermitência dos fluxos de CO2 se mostrou significativamente maior sobre estações de maior altura do dossel (florestas) do que sobre estações de savana ou agrícolas, enquanto que a mesma diferença é muito mais reduzida para os fluxos de calor sensível. Uma investigação da dependência dos fluxos de CO2 em relação à variabilidade temporal de turbulência ao longo da noite foi realizada. O propósito principal da análise é identificar se há acúmulo de CO2 em períodos pouco turbulentos e se este CO2 acumulado afeta os fluxos em períodos subsequentes. Na imensa maioria das estações, se observou um padrão clássico de NEE diminuindo conforme u* tende a zero. É hipótese do presente trabalho que o decréscimo de NEE em situações calmas não necessariamente indica fluxo não contabilizado pelo método da covariância dos vórtices, mas que este pode não ter sido propriamente capturado pelo termo de armazenamento, sendo posteriormente capturado pelo sensor em situações turbulentas subsequentes. Desta forma, o presente estudo tem como precípuo intento, contribuir no sentido de identificar um potencial problema na utilização das técnicas de correção de dados utilizadas para os períodos com pequena intensidade turbulenta. Especificamente, é importante analisar se os períodos que estão tendo seus dados substituídos não são sucedidos por outros em que houve excesso de fluxo, caracterizando, desta forma, uma correção excessiva. Os resultados indicam que há uma grande quantidade de estações para as quais os fluxos são independentes da variabilidade da intensidade turbulenta, havendo indicações que a redução observada em períodos calmos seja compensada em intervalos turbulentos. Nesses casos, é possível que correções comumente usadas para a correção de fluxos em condições calmas sejam excessivas.

The Southwest Atlantic Ocean is characterized, in winter, by the presence of an oceanographic front between the Brazil Current (BC) and the Brazilian Coastal Current (BCC). The BC/BCC oceanographic front generates intense thermal horizontal gradients between cold waters of the southern Brazilian continental shelf, dominated by the BCC, and the offshore warm waters, dominated by the BC. This study analyses, for the first time in the known literature, the coupling mechanisms between the ocean and the atmosphere from observational data taken simultaneously during an oceanographic research cruise in the southern Brazilian coast during 11-21 June 2014. In this field experiment, atmospheric radiosondes were launched and hydrographic stations were taken to measure the ocean s temperature and salinity. The study area was chosen based on the local thermal gradients presented by the BC/BCC front. Five oceanographic transects were performed perpendicular to the coast starting at the locality of Paranaguá (Paraná State) and ending in Chuí (Rio Grande do Sul State).The winter meteorological and oceanographic features were considered in the determination of ship s route. The installation of a micrometeorological tower at the bow of the ship allowed the realization of direct measurements of heat, momentum and CO2 fluxes. This study analyses the large scale meteorological conditions and explores the behavior of the marine atmospheric boundary layer using radiosondes data taken in situ. In the period when the data were collect, typical winter conditions were observed in the study area, like the cold front passage associated to an incursion of a post-frontal cold air mass and an extratropical cyclone formation. Meteorological and oceanographic measurements performed by the instruments installed on the ship were utilized to estimate the heat fluxes through bulk formulas method. This estimates were lately compared to the heat fluxes measured directly by the sensors installed in the of the ship s bow. Measurements were obtained using the Eddy Covariance method, broadly used in micrometeorological research. To obtain the turbulent fluxes at the ocean-atmosphere interface adjustments in the observational data are necessary due to the ship s motion. During most of the study period, the sea surface temperature was higher than the air temperature, thus generating a heat transfer from the ocean to the atmosphere. The heat fluxes were commonly positive on both sides of the BC (warm)/BCC (cold) oceanographic front. However, there was some difference on the heat fluxes magnitude between the two sides of the front with more intense heat exchange on the BC side. The present results show that the intense thermal horizontal gradients between the BC and the BCC waters that occur during winter in the southern coast of Brazil, the transient atmospheric systems and the air thermal advection have an important role on the marine atmospheric boundary layer modulation and on the heat and CO2 fluxes between the ocean and the atmosphere. Meteorological and oceanographic observations are fundamental to widen our understanding of the processes occurring at the ocean-atmosphere interface which are known to have primary importance on weather and climate forecast. / O Oceano Atlântico Sudoeste é caracterizado, no inverno, pela presença de uma frente oceanográfica entre a Corrente do Brasil (CB) e a Corrente Costeira do Brasil (CCB). A frente oceanográfica CB/CCB gera intensos gradientes horizontais termais entre as águas frias da plataforma continental do Sul do Brasil, dominadas pela CCB, e águas quentes do oceano profundo, dominadas pela CB. Esse trabalho analisa, pela primeira vez na literatura conhecida, os mecanismos de acoplamento entre o oceano e a atmosfera a partir de dados observacionais da atmosfera e do oceano que foram tomados simultaneamente durante um cruzeiro de pesquisa oceanográfica na costa sul do Brasil entre 11 a 21 de junho de 2012. Nesse experimento, foram lançadas radiossondas atmosféricas e realizadas estações hidrográficas para medidas de temperatura e salinidade do oceano. A área de estudo foi escolhida com base no gradiente termal local apresentado pela frente CB/CCB. Foram realizados cinco transectos perperndiculares à costa sul do Brasil, iniciando-se na localidade de Paranaguá (PR) até o Chuí (Rio Grande do Sul). As características oceanográficas e meteorológicas de inverno foram consideradas na determinação da derrota do navio. A instalação de uma torre micrometeorológica na proa do navio permitiu a realização de medições diretas dos fluxos de calor, momentum e CO2. Este estudo analisa as condições meteorológicas de grande escala e investiga o comportamento da camada limite atmosférica marinha a partir dos dados in situ das radiossondagens. No período em que os dados foram coletados foram observadas condições atmosféricas típicas de inverno, como a passagem de frente fria associada à incursão de uma massa de ar frio pós-frontal e a formação de ciclone extratropical. Observações meteorológicas e oceanográficas realizadas pelos instrumentos instalados no navio foram utilizadas para estimar os fluxos de calor pelo método bulk formulas. Essas estimativas foram comparadas aos fluxos medidos diretamente pelos sensores instalados na proa do navio. As medidas são obtidas utilizando o método de Covariância de Vórtices, usado amplamente em pesquisas micrometeorológicas. Para obter os fluxos turbulentos na interação oceano-atmosfera são necessárias correções nos dados observados devido ao movimento do navio. Durante a maior parte do período estudo, a temperatura da superfície do mar esteve maior do que a temperatura do ar, gerando uma transferência de calor do oceano para atmosfera. Os fluxos de calor foram, geralmente, positivos em ambos os lados da frente oceanográfica CB (quente)/CCB (frio). Contudo, há diferença na magnitude dos fluxos de calor entre os dois lados da frente com a troca foi mais intensa no lado da CB. Os resultados apresentados mostram que os intensos gradientes horizontais termais entre as águas da CB e da CCB que ocorrem durante o inverno ao largo da costa do RS, os sistemas transientes e as advecções térmicas têm um papel importante na modulação da camada limite atmosférica marinha e nos fluxos de calor e CO2. Observações meteorológicas e oceanográficas são fundamentais para ampliar o entendimento dos processos que ocorrem na interface oceano-atmosfera e tem importância primária para a previsão do tempo e clima.