Esta tese investiga o comportamento espaço-temporal do derretimento superficial e o aporte efetivo de água de derretimento ao oceano na Península Antártica durante o período 1980 – 2014, em resolução anual. Foi utilizado um modelo empírico baseado nos dias de temperatura positiva, calibrado com dados de ablação medidos em 29 estacas glaciológicas posicionadas no domo Bellingshausen (ilha Rei George), durante os verões de 2007 a 2012. O modelo foi validado na mesma área por medidas independentes de ablação, realizadas em estacas e por um sensor ultrassônico, durante os verões de 1998 e 2000. Nas ilhas Livingston e Vega, o modelo foi validado por medidas de balanço de massa superficial de verão, inverno e anual, integradas espacialmente, durante o período de 2001 – 2011 e 1999 – 2014, respectivamente para cada ilha. Dados de reanálise ERA-Interim foram regionalizados e utilizados para a alimentação do modelo. O método de regionalização foi validado utilizando dados atmosféricos medidos em 28 estações meteorológicas. Durante o período estudado, o derretimento superficial médio foi 75 Gt, com desvio padrão de 54 Gt. A descarga de derretimento média foi de 9 Gt, com desvio padrão de 8 Gt. O máximo derretimento superficial ocorreu em 1985 (129 Gt) e de descarga efetiva em 1993 (40 Gt). Ambos apresentaram valores mínimos em 2014 (26 Gt e 0,37 Gt, respectivamente). Não foram identificadas tendências temporais estatisticamente significativas para a área total investigada. Os resultados mostram que a área flutuante produziu 68% do derretimento superficial médio e 61% da descarga efetiva média, enfatizando sua importância para a hidrografia costeira. Durante os 7 anos que precederam o colapso da plataforma de gelo Larsen B, a retenção do derretimento superficial foi maior que 95% nas áreas flutuantes, acompanhada de persistentes anomalias negativas de descarga de derretimento. Excluindo as ilhas, as adjacências da plataforma de gelo Larsen B exibiram os maiores derretimento superficial e descarga de derretimento específicos, enfatizando a importância do fluxo de água de derretimento para a desestabilização e colapso de plataformas de gelo. Não foi possível estabelecer uma relação quantitativa entre os índices de Oscilação Sul e Oscilação Antártica e os padrões de derretimento superficial. Entretanto, foi observado que anomalias concomitantemente negativas nos dois índices ocorreram em 1993 e 2006, coincidindo com anomalias positivas de derretimento superficial e descarga de derretimento abrangendo a totalidade da área de estudo. Na região leste da Península Antártica foram encontradas tendências estatisticamente significativas de decréscimo do derretimento superficial, as quais podem estar associadas ao aumento da extensão do gelo marinho no mar de Weddell. A fragmentação da área de estudo resultou em tendências temporais diferentes entre si e com significâncias estatísticas mais fortes, demonstrando que a Península Antártica não se comporta como uma unidade climática e glaciológica. / This work investigates the spatio-temporal behavior of the surface melt and runoff on the Antarctic Peninsula from 1980 to 2014 in annual resolution. An empirical model based on the Positive Degree Days approach was used to estimate the surface melt and runoff. The model was calibrated using ablation data measured in 29 glaciological stakes at Bellingshausen Dome (King George Island), from 2007 to 2012. The model was validated at the same area using independent measurements carried out in 1998 and 2000, using ablation stakes and an ultrasonic ranger. In the Livingston and Vega islands, the model was validated by winter, summer and annual surface mass balance measurements, spatially integrated, from 2001 – 2011 and 1999 – 2014, respectively for each island. The model was fed by ERA-Interim downscaled reanalysis data. This downscaling method was validated using atmospheric measurements from 28 weather stations. During the studied period, the average surface melt was 75 Gt with standard deviation of 54 Gt. The average runoff was 9 Gt with 8 Gt of standard deviation. Surface melt maximum values occurred in 1985 (129 Gt), while in 1993 occurred the maximum runoff (40 Gt). Both showed minimum values in 2014 (surface melt 26 Gt, runoff 0.37 Gt). No statistical significant trends exist for the total area. The results reveal that the floating ice areas produce 68% of the mean runoff and 61% of the mean surface melt, emphasizing their importance to coastal hydrography. During the seven years preceding the Larsen B collapse, surface melt retention was higher than 95% on the floating ice areas, together with persistent negative runoff anomalies. Excluding the islands, the vicinity of this former ice shelf exhibits the highest specific surface melt and runoff. This emphasizes the importance of meltwater flow and retention for ice shelf breakup. It was not possible to establish a quantitative relation between climatic modes, such as the Southern Oscillation and the Southern Annular Mode, and the meltwater production. Nevertheless, two widespread surface melt positive anomalies occurred in 1993 and 2006, concomitantly to negative anomalies in both indexes. The east area of the Antarctic Peninsula shows statistically significant trends for surface melt and runoff decrease. These trends may be related to an increase in sea ice extent in the Weddell Sea during the same period. The fragmentation of the study area led to different temporal trends with increased statistical significance. It demonstrates that the Antarctic Peninsula does not behave as a climatological and glaciological unity.

Esta tese investiga o comportamento espaço-temporal do derretimento superficial e o aporte efetivo de água de derretimento ao oceano na Península Antártica durante o período 1980 – 2014, em resolução anual. Foi utilizado um modelo empírico baseado nos dias de temperatura positiva, calibrado com dados de ablação medidos em 29 estacas glaciológicas posicionadas no domo Bellingshausen (ilha Rei George), durante os verões de 2007 a 2012. O modelo foi validado na mesma área por medidas independentes de ablação, realizadas em estacas e por um sensor ultrassônico, durante os verões de 1998 e 2000. Nas ilhas Livingston e Vega, o modelo foi validado por medidas de balanço de massa superficial de verão, inverno e anual, integradas espacialmente, durante o período de 2001 – 2011 e 1999 – 2014, respectivamente para cada ilha. Dados de reanálise ERA-Interim foram regionalizados e utilizados para a alimentação do modelo. O método de regionalização foi validado utilizando dados atmosféricos medidos em 28 estações meteorológicas. Durante o período estudado, o derretimento superficial médio foi 75 Gt, com desvio padrão de 54 Gt. A descarga de derretimento média foi de 9 Gt, com desvio padrão de 8 Gt. O máximo derretimento superficial ocorreu em 1985 (129 Gt) e de descarga efetiva em 1993 (40 Gt). Ambos apresentaram valores mínimos em 2014 (26 Gt e 0,37 Gt, respectivamente). Não foram identificadas tendências temporais estatisticamente significativas para a área total investigada. Os resultados mostram que a área flutuante produziu 68% do derretimento superficial médio e 61% da descarga efetiva média, enfatizando sua importância para a hidrografia costeira. Durante os 7 anos que precederam o colapso da plataforma de gelo Larsen B, a retenção do derretimento superficial foi maior que 95% nas áreas flutuantes, acompanhada de persistentes anomalias negativas de descarga de derretimento. Excluindo as ilhas, as adjacências da plataforma de gelo Larsen B exibiram os maiores derretimento superficial e descarga de derretimento específicos, enfatizando a importância do fluxo de água de derretimento para a desestabilização e colapso de plataformas de gelo. Não foi possível estabelecer uma relação quantitativa entre os índices de Oscilação Sul e Oscilação Antártica e os padrões de derretimento superficial. Entretanto, foi observado que anomalias concomitantemente negativas nos dois índices ocorreram em 1993 e 2006, coincidindo com anomalias positivas de derretimento superficial e descarga de derretimento abrangendo a totalidade da área de estudo. Na região leste da Península Antártica foram encontradas tendências estatisticamente significativas de decréscimo do derretimento superficial, as quais podem estar associadas ao aumento da extensão do gelo marinho no mar de Weddell. A fragmentação da área de estudo resultou em tendências temporais diferentes entre si e com significâncias estatísticas mais fortes, demonstrando que a Península Antártica não se comporta como uma unidade climática e glaciológica. / This work investigates the spatio-temporal behavior of the surface melt and runoff on the Antarctic Peninsula from 1980 to 2014 in annual resolution. An empirical model based on the Positive Degree Days approach was used to estimate the surface melt and runoff. The model was calibrated using ablation data measured in 29 glaciological stakes at Bellingshausen Dome (King George Island), from 2007 to 2012. The model was validated at the same area using independent measurements carried out in 1998 and 2000, using ablation stakes and an ultrasonic ranger. In the Livingston and Vega islands, the model was validated by winter, summer and annual surface mass balance measurements, spatially integrated, from 2001 – 2011 and 1999 – 2014, respectively for each island. The model was fed by ERA-Interim downscaled reanalysis data. This downscaling method was validated using atmospheric measurements from 28 weather stations. During the studied period, the average surface melt was 75 Gt with standard deviation of 54 Gt. The average runoff was 9 Gt with 8 Gt of standard deviation. Surface melt maximum values occurred in 1985 (129 Gt), while in 1993 occurred the maximum runoff (40 Gt). Both showed minimum values in 2014 (surface melt 26 Gt, runoff 0.37 Gt). No statistical significant trends exist for the total area. The results reveal that the floating ice areas produce 68% of the mean runoff and 61% of the mean surface melt, emphasizing their importance to coastal hydrography. During the seven years preceding the Larsen B collapse, surface melt retention was higher than 95% on the floating ice areas, together with persistent negative runoff anomalies. Excluding the islands, the vicinity of this former ice shelf exhibits the highest specific surface melt and runoff. This emphasizes the importance of meltwater flow and retention for ice shelf breakup. It was not possible to establish a quantitative relation between climatic modes, such as the Southern Oscillation and the Southern Annular Mode, and the meltwater production. Nevertheless, two widespread surface melt positive anomalies occurred in 1993 and 2006, concomitantly to negative anomalies in both indexes. The east area of the Antarctic Peninsula shows statistically significant trends for surface melt and runoff decrease. These trends may be related to an increase in sea ice extent in the Weddell Sea during the same period. The fragmentation of the study area led to different temporal trends with increased statistical significance. It demonstrates that the Antarctic Peninsula does not behave as a climatological and glaciological unity.

Esta tese investiga o comportamento espaço-temporal do derretimento superficial e o aporte efetivo de água de derretimento ao oceano na Península Antártica durante o período 1980 – 2014, em resolução anual. Foi utilizado um modelo empírico baseado nos dias de temperatura positiva, calibrado com dados de ablação medidos em 29 estacas glaciológicas posicionadas no domo Bellingshausen (ilha Rei George), durante os verões de 2007 a 2012. O modelo foi validado na mesma área por medidas independentes de ablação, realizadas em estacas e por um sensor ultrassônico, durante os verões de 1998 e 2000. Nas ilhas Livingston e Vega, o modelo foi validado por medidas de balanço de massa superficial de verão, inverno e anual, integradas espacialmente, durante o período de 2001 – 2011 e 1999 – 2014, respectivamente para cada ilha. Dados de reanálise ERA-Interim foram regionalizados e utilizados para a alimentação do modelo. O método de regionalização foi validado utilizando dados atmosféricos medidos em 28 estações meteorológicas. Durante o período estudado, o derretimento superficial médio foi 75 Gt, com desvio padrão de 54 Gt. A descarga de derretimento média foi de 9 Gt, com desvio padrão de 8 Gt. O máximo derretimento superficial ocorreu em 1985 (129 Gt) e de descarga efetiva em 1993 (40 Gt). Ambos apresentaram valores mínimos em 2014 (26 Gt e 0,37 Gt, respectivamente). Não foram identificadas tendências temporais estatisticamente significativas para a área total investigada. Os resultados mostram que a área flutuante produziu 68% do derretimento superficial médio e 61% da descarga efetiva média, enfatizando sua importância para a hidrografia costeira. Durante os 7 anos que precederam o colapso da plataforma de gelo Larsen B, a retenção do derretimento superficial foi maior que 95% nas áreas flutuantes, acompanhada de persistentes anomalias negativas de descarga de derretimento. Excluindo as ilhas, as adjacências da plataforma de gelo Larsen B exibiram os maiores derretimento superficial e descarga de derretimento específicos, enfatizando a importância do fluxo de água de derretimento para a desestabilização e colapso de plataformas de gelo. Não foi possível estabelecer uma relação quantitativa entre os índices de Oscilação Sul e Oscilação Antártica e os padrões de derretimento superficial. Entretanto, foi observado que anomalias concomitantemente negativas nos dois índices ocorreram em 1993 e 2006, coincidindo com anomalias positivas de derretimento superficial e descarga de derretimento abrangendo a totalidade da área de estudo. Na região leste da Península Antártica foram encontradas tendências estatisticamente significativas de decréscimo do derretimento superficial, as quais podem estar associadas ao aumento da extensão do gelo marinho no mar de Weddell. A fragmentação da área de estudo resultou em tendências temporais diferentes entre si e com significâncias estatísticas mais fortes, demonstrando que a Península Antártica não se comporta como uma unidade climática e glaciológica. / This work investigates the spatio-temporal behavior of the surface melt and runoff on the Antarctic Peninsula from 1980 to 2014 in annual resolution. An empirical model based on the Positive Degree Days approach was used to estimate the surface melt and runoff. The model was calibrated using ablation data measured in 29 glaciological stakes at Bellingshausen Dome (King George Island), from 2007 to 2012. The model was validated at the same area using independent measurements carried out in 1998 and 2000, using ablation stakes and an ultrasonic ranger. In the Livingston and Vega islands, the model was validated by winter, summer and annual surface mass balance measurements, spatially integrated, from 2001 – 2011 and 1999 – 2014, respectively for each island. The model was fed by ERA-Interim downscaled reanalysis data. This downscaling method was validated using atmospheric measurements from 28 weather stations. During the studied period, the average surface melt was 75 Gt with standard deviation of 54 Gt. The average runoff was 9 Gt with 8 Gt of standard deviation. Surface melt maximum values occurred in 1985 (129 Gt), while in 1993 occurred the maximum runoff (40 Gt). Both showed minimum values in 2014 (surface melt 26 Gt, runoff 0.37 Gt). No statistical significant trends exist for the total area. The results reveal that the floating ice areas produce 68% of the mean runoff and 61% of the mean surface melt, emphasizing their importance to coastal hydrography. During the seven years preceding the Larsen B collapse, surface melt retention was higher than 95% on the floating ice areas, together with persistent negative runoff anomalies. Excluding the islands, the vicinity of this former ice shelf exhibits the highest specific surface melt and runoff. This emphasizes the importance of meltwater flow and retention for ice shelf breakup. It was not possible to establish a quantitative relation between climatic modes, such as the Southern Oscillation and the Southern Annular Mode, and the meltwater production. Nevertheless, two widespread surface melt positive anomalies occurred in 1993 and 2006, concomitantly to negative anomalies in both indexes. The east area of the Antarctic Peninsula shows statistically significant trends for surface melt and runoff decrease. These trends may be related to an increase in sea ice extent in the Weddell Sea during the same period. The fragmentation of the study area led to different temporal trends with increased statistical significance. It demonstrates that the Antarctic Peninsula does not behave as a climatological and glaciological unity.

Esta dissertação revisa as mudanças ambientais que ocorreram no Ártico ao longo das últimas décadas e analisa as suas consequências geopolíticas. O interesse na região por parte das nações árticas (Canadá, Dinamarca - Groenlândia, EUA, Finlândia, Islândia, Noruega, Rússia e Suécia) aumentou, principalmente devido ao volume de hidrocarbonetos disponível na região, estimado em 13% do petróleo e 30% do gás natural ainda não descobertos. Durante os últimos 50 anos, o Ártico mostrou a mais rápida tendência de aquecimento no mundo, duas vezes mais que a média mundial, isso tem causado rápidas mudanças ambientais, como a redução do volume das geleiras, o que contribuiu para o aumento do nível médio dos mares; o degelo do permafrost, que libera grandes quantidades de CO2 e CH4 na atmosfera, intensificando o efeito estufa; a migração da vegetação em direção ao Norte, alterando a disponibilidade de alimentos e os padrões de migração dos animais; o aumento da temperatura da superfície do mar, o que pode causar a migração de cardumes de peixes para áreas mais frias. No entanto, a mudança mais rápida naquele ambiente, e a que mais chama a atenção, é a redução da área coberta por gelo marinho no verão. Essa redução favorece a exploração de recursos naturais e também abre o Oceano Ártico à navegação no verão (ou seja, a abertura das passagens do Nordeste e do Noroeste). Os países do Ártico desenvolveram estratégias para lidar com novos desafios decorrentes dessas mudanças, todos se comprometeram a trabalhar pela paz e cooperação, mas, na verdade, é evidente um aumento em exercícios militares na região para exercer a soberania regional. Os países com uma costa no Oceano Ártico (Canadá, Dinamarca, EUA, Noruega e Rússia) planejam expandir suas ZEEs (Zonas Económicas Exclusivas) e algumas reivindicações territoriais se sobrepõem, o que pode ser um novo foco de conflito. Além disso, existe um interesse emergente de nações não-árticas (por exemplo, China, Índia e Singapura) que desejam utilizar as novas rotas marítimas e também participar em consórcios para exploração de recursos naturais. O cenário geopolítico é ainda incerto, Canadá e os EUA ainda não chegaram a um acordo sobre a soberania da Passagem do Noroeste, consideradas águas internacionais por este último, e só a Noruega e a Rússia chegaram a um acordo diplomático sobre suas fronteiras marítimas. Considerando que o Ártico está passando por essas rápidas mudanças ambientais e geopolíticas, é aconselhável que o Brasil atue na região, pelo menos para observar os cenários resultantes de tais modificações. Como uma das primeiras ações, sugere-se a assinatura do Tratado de Svalbard, o que daria ao país o acesso a este arquipélago ártico, tanto para a realização de pesquisa científica como para a possível exploração de recursos naturais. / This dissertation reviews the Arctic environmental changes in recent decades and examines their geopolitical consequences. The interest in the region by the Arctic nations (Canada, Denmark - Greenland, Finland, Iceland, Norway, Russia, Sweden and USA) have increased, mainly due to the volume of hydrocarbons available in the region, estimated at 13% of the oil and 30% of the natural gas yet to be discovered. For the last 50 years, the Arctic has shown the fastest warming trend in the world, twice as much as the worldwide mean, this has caused rapid environmental changes such as the shrinkage of glaciers, which contributed to the mean sea level rise; the permafrost thaw, which releases large amounts of CO2 and CH4 in the atmosphere, intensifying the greenhouse effect; the migration of the vegetation towards the North, changing food availability and the migration patterns of animals; the increase of the ocean surface temperature, which may cause the migration of fish shoals to colder areas. However, the most rapid environmental change, which draws the most attention, is the reduction of the sea ice cover area in the summer. Such reduction favours the exploitation of natural resources in the ocean and also opens the Arctic Ocean to navigation in the summer (i.e., opening of the Northeast and the Northwest passages). The Arctic countries have developed strategies to deal with the new challenges arising from these changes, all have promised to work for peace and cooperation, but, in fact, it is apparent an increase in military exercises in the region to exercise regional sovereignty. Countries with an Arctic Ocean coast (Canada, Denmark, Norway, Russia and USA) plan to expand their EEZs (Exclusive Economic Zones) and some claims overlap, which can be a new focus of conflict. Also, there is an emergent interest of non-Arctic nations (e.g., China, India and Singapore) that want to use the new sea routes and also participate in consortia for natural resources exploitation. The geopolitical scenario is still uncertain, Canada and the US have not yet reached an agreement on the sovereignty of the Northwest Passage, considered international waters by the latter, and only Norway and Russia reached a diplomatic agreement on their maritime boundaries. Considering that the Arctic is undergoing these rapid environmental and geopolitical changes, it is advisable that Brazil acts in the region, at least to observe the scenarios resulting from such modifications. As one of the first actions, it is suggested the signing of the Svalbard Treaty, which would give to the country access to this Arctic archipelago, both for conducting scientific research as for possible exploitation of natural resources.

Esta tese interpreta o registro ambiental de um testemunho de gelo antártico pela análise de elementostraço. Esse testemunho de gelo, daqui em diante chamado Mount Johns (MJ), foi coletado no manto de gelo da Antártica Ocidental (79°55’28”S e 94°23’18”W; 91,20 m de comprimento) no verão austral de 2008/09. O testemunho foi descontaminado e subamostrado no Climate Change Institute (University of Maine – Maine /EUA). As primeiras 2137 amostras, correspondentes aos 45 m superiores do testemunho, foram analisadas no espectrômetro de massas Element 2 do CCI para 24 elementos-traço (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg e K). Essa parte do testemunho representa 125 anos (1883–2008) de registro, segundo datação relativa baseada na variação sazonal nas concentrações de Na, Sr e S e na identificação dos principais eventos vulcânicos ocorridos no período. A taxa de acumulação média no local de amostragem foi 0,21 m a-1 em eq. H2O no mesmo período de tempo. As concentrações são controladas pelas variações climáticas sazonais (verão/inverno), por mudanças na circulação atmosféricas, por anomalias de temperatura, pela distância de transporte e pelas fontes naturais e antrópicas desses aerossóis. Baseada na análise dos fatores de enriquecimento crustal e marinho e em correlações de Pearson, as concentrações de Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr e Ti são de origem natural. Poeira e solo de fontes continentais, oriundas principalmente de áreas áridas na Austrália, Nova Zelândia e Patagônia, são consideradas importantes fontes de Al, Mg e Ti. Aerossóis marinhos do Pacífico Sul, transportados para o continente antártico pelas massas de ar, são fontes predominantes de Na, Sr, K, S e Ca. Para os elementos Ba, Fe e Mn, tanto fontes crustais como marinhas são significativas. Adicionalmente, Mn e S apresentam um aporte considerável de origem vulcânica (variando de 20–30% na concentração total). Os resultados também mostram enriquecimento significativo nas concentrações de arsênio devido a atividades antrópicas. Foi observado concentrações médias da ordem de 1,92 pg g-1 antes de 1900, aumentando até 7,94 pg g-1 em 1950. Este enriquecimento está diretamente relacionado às emissões da mineração e fundição de metais não-ferrosos na América do Sul, principalmente no Chile. A queda na concentração de arsênio observado no século XXI (concentração média de 1,94 pg g-1 após 1999) é interpretada como uma consequência à introdução de leis ambientais (em 1994) para reduzir emissões desse elemento durante os processos de mineração e fundição de cobre no Chile. O modelo de trajetórias HYSPLIT mostra uma clara variação sazonal no transporte entre os meses de verão/outono e inverno/primavera, onde predomina o transporte de oeste durante o ano todo e um transporte secundário de nordeste durante o verão/outono. As correlações entre as concentrações médias dos elementos-traço estudados e o modelo de reanálises ERA-Interim para o período 1979–2008, indicam que as concentrações de aerossóis marinhos são fortemente influenciadas pelas condições meteorológicas, por exemplo, por anomalias na temperatura da superfície do mar e concentração de gelo marinho. / This thesis interprets the environmental record of an Antarctic ice core by the analysis of trace elements. This ice core, henceforward called Mount Johns (MJ), was collected in the West Antarctica ice sheet (79°55'28"S and 94°23'18"W; 91.20 m long) in the austral summer of 2008/09. The core was decontaminated and subsampled at the Climate Change Institute (CCI, University of Maine - Maine / USA). The first 2137 samples, corresponding to the upper 45 m of the core, were analyzed in the CCI's JRC Element 2 spectrometer for 24 trace elements (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg and K). This part of the core represents a 125 years (1883– 2008) record, according to relative dating based on Na, Sr and S seasonal variations and on the identification of major volcanic events in the period. The mean accumulation rate for the sampling site was 0.21 m-1 in eq. H2O in the same time period. The concentrations are controlled by seasonal climatic changes (summer/winter), by changes in atmospheric circulation, temperature anomalies, the transport distance and the natural and anthropogenic sources of these aerosols. Based on analysis of crustal and marine enrichment factors and Pearson correlations, the Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr and Ti concentrations have natural origin. Dust and soil from continental sources, primarily coming from arid areas in Australia, New Zealand and Patagonia, are considered important sources of Al, Mg and Ti. South Pacific marine aerosols, transported to the Antarctic continent by air masses, are predominant sources of Na, Sr, K, S and Ca. For the elements Ba, Fe and Mn, both crustal and marine sources are significant. In addition, Mn and S show a considerable contribution of volcanic origin (ranging from 20-30% of the total concentration). The results also show significant enrichment in arsenic concentrations due to human activities. Before 1900 the mean concentration was approximately 1.92 pg g-1, rising to 7.94 pg g-1 in 1950. This enrichment is directly related to mining emissions and casting of non-ferrous metals in South America, mainly in Chile. The decrease in the arsenic concentration, observed in the twenty-first century (mean concentration of 1.94 pg g-1 after 1999) is interpreted as a consequence of the introduction of environmental laws (in 1994) to reduce emissions of this element during the cupper mining and smelting in Chile. The HYSPLIT trajectories model show a clear seasonal variation in transport between the summer/autumn all and winter/spring months, where predominates an eastward transport throughout the year and a secondary transport from the northeast during the summer/fall. Correlations between the mean concentrations of the studied trace elements and the ERA-Interim reanalysis models for the 1979-2008 period indicate that marine aerosols concentrations are heavily influenced by weather conditions, for example, by sea surface temperature and sea ice concentration anomalies.

Esta dissertação revisa as mudanças ambientais que ocorreram no Ártico ao longo das últimas décadas e analisa as suas consequências geopolíticas. O interesse na região por parte das nações árticas (Canadá, Dinamarca - Groenlândia, EUA, Finlândia, Islândia, Noruega, Rússia e Suécia) aumentou, principalmente devido ao volume de hidrocarbonetos disponível na região, estimado em 13% do petróleo e 30% do gás natural ainda não descobertos. Durante os últimos 50 anos, o Ártico mostrou a mais rápida tendência de aquecimento no mundo, duas vezes mais que a média mundial, isso tem causado rápidas mudanças ambientais, como a redução do volume das geleiras, o que contribuiu para o aumento do nível médio dos mares; o degelo do permafrost, que libera grandes quantidades de CO2 e CH4 na atmosfera, intensificando o efeito estufa; a migração da vegetação em direção ao Norte, alterando a disponibilidade de alimentos e os padrões de migração dos animais; o aumento da temperatura da superfície do mar, o que pode causar a migração de cardumes de peixes para áreas mais frias. No entanto, a mudança mais rápida naquele ambiente, e a que mais chama a atenção, é a redução da área coberta por gelo marinho no verão. Essa redução favorece a exploração de recursos naturais e também abre o Oceano Ártico à navegação no verão (ou seja, a abertura das passagens do Nordeste e do Noroeste). Os países do Ártico desenvolveram estratégias para lidar com novos desafios decorrentes dessas mudanças, todos se comprometeram a trabalhar pela paz e cooperação, mas, na verdade, é evidente um aumento em exercícios militares na região para exercer a soberania regional. Os países com uma costa no Oceano Ártico (Canadá, Dinamarca, EUA, Noruega e Rússia) planejam expandir suas ZEEs (Zonas Económicas Exclusivas) e algumas reivindicações territoriais se sobrepõem, o que pode ser um novo foco de conflito. Além disso, existe um interesse emergente de nações não-árticas (por exemplo, China, Índia e Singapura) que desejam utilizar as novas rotas marítimas e também participar em consórcios para exploração de recursos naturais. O cenário geopolítico é ainda incerto, Canadá e os EUA ainda não chegaram a um acordo sobre a soberania da Passagem do Noroeste, consideradas águas internacionais por este último, e só a Noruega e a Rússia chegaram a um acordo diplomático sobre suas fronteiras marítimas. Considerando que o Ártico está passando por essas rápidas mudanças ambientais e geopolíticas, é aconselhável que o Brasil atue na região, pelo menos para observar os cenários resultantes de tais modificações. Como uma das primeiras ações, sugere-se a assinatura do Tratado de Svalbard, o que daria ao país o acesso a este arquipélago ártico, tanto para a realização de pesquisa científica como para a possível exploração de recursos naturais. / This dissertation reviews the Arctic environmental changes in recent decades and examines their geopolitical consequences. The interest in the region by the Arctic nations (Canada, Denmark - Greenland, Finland, Iceland, Norway, Russia, Sweden and USA) have increased, mainly due to the volume of hydrocarbons available in the region, estimated at 13% of the oil and 30% of the natural gas yet to be discovered. For the last 50 years, the Arctic has shown the fastest warming trend in the world, twice as much as the worldwide mean, this has caused rapid environmental changes such as the shrinkage of glaciers, which contributed to the mean sea level rise; the permafrost thaw, which releases large amounts of CO2 and CH4 in the atmosphere, intensifying the greenhouse effect; the migration of the vegetation towards the North, changing food availability and the migration patterns of animals; the increase of the ocean surface temperature, which may cause the migration of fish shoals to colder areas. However, the most rapid environmental change, which draws the most attention, is the reduction of the sea ice cover area in the summer. Such reduction favours the exploitation of natural resources in the ocean and also opens the Arctic Ocean to navigation in the summer (i.e., opening of the Northeast and the Northwest passages). The Arctic countries have developed strategies to deal with the new challenges arising from these changes, all have promised to work for peace and cooperation, but, in fact, it is apparent an increase in military exercises in the region to exercise regional sovereignty. Countries with an Arctic Ocean coast (Canada, Denmark, Norway, Russia and USA) plan to expand their EEZs (Exclusive Economic Zones) and some claims overlap, which can be a new focus of conflict. Also, there is an emergent interest of non-Arctic nations (e.g., China, India and Singapore) that want to use the new sea routes and also participate in consortia for natural resources exploitation. The geopolitical scenario is still uncertain, Canada and the US have not yet reached an agreement on the sovereignty of the Northwest Passage, considered international waters by the latter, and only Norway and Russia reached a diplomatic agreement on their maritime boundaries. Considering that the Arctic is undergoing these rapid environmental and geopolitical changes, it is advisable that Brazil acts in the region, at least to observe the scenarios resulting from such modifications. As one of the first actions, it is suggested the signing of the Svalbard Treaty, which would give to the country access to this Arctic archipelago, both for conducting scientific research as for possible exploitation of natural resources.

Esta tese interpreta o registro ambiental de um testemunho de gelo antártico pela análise de elementostraço. Esse testemunho de gelo, daqui em diante chamado Mount Johns (MJ), foi coletado no manto de gelo da Antártica Ocidental (79°55’28”S e 94°23’18”W; 91,20 m de comprimento) no verão austral de 2008/09. O testemunho foi descontaminado e subamostrado no Climate Change Institute (University of Maine – Maine /EUA). As primeiras 2137 amostras, correspondentes aos 45 m superiores do testemunho, foram analisadas no espectrômetro de massas Element 2 do CCI para 24 elementos-traço (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg e K). Essa parte do testemunho representa 125 anos (1883–2008) de registro, segundo datação relativa baseada na variação sazonal nas concentrações de Na, Sr e S e na identificação dos principais eventos vulcânicos ocorridos no período. A taxa de acumulação média no local de amostragem foi 0,21 m a-1 em eq. H2O no mesmo período de tempo. As concentrações são controladas pelas variações climáticas sazonais (verão/inverno), por mudanças na circulação atmosféricas, por anomalias de temperatura, pela distância de transporte e pelas fontes naturais e antrópicas desses aerossóis. Baseada na análise dos fatores de enriquecimento crustal e marinho e em correlações de Pearson, as concentrações de Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr e Ti são de origem natural. Poeira e solo de fontes continentais, oriundas principalmente de áreas áridas na Austrália, Nova Zelândia e Patagônia, são consideradas importantes fontes de Al, Mg e Ti. Aerossóis marinhos do Pacífico Sul, transportados para o continente antártico pelas massas de ar, são fontes predominantes de Na, Sr, K, S e Ca. Para os elementos Ba, Fe e Mn, tanto fontes crustais como marinhas são significativas. Adicionalmente, Mn e S apresentam um aporte considerável de origem vulcânica (variando de 20–30% na concentração total). Os resultados também mostram enriquecimento significativo nas concentrações de arsênio devido a atividades antrópicas. Foi observado concentrações médias da ordem de 1,92 pg g-1 antes de 1900, aumentando até 7,94 pg g-1 em 1950. Este enriquecimento está diretamente relacionado às emissões da mineração e fundição de metais não-ferrosos na América do Sul, principalmente no Chile. A queda na concentração de arsênio observado no século XXI (concentração média de 1,94 pg g-1 após 1999) é interpretada como uma consequência à introdução de leis ambientais (em 1994) para reduzir emissões desse elemento durante os processos de mineração e fundição de cobre no Chile. O modelo de trajetórias HYSPLIT mostra uma clara variação sazonal no transporte entre os meses de verão/outono e inverno/primavera, onde predomina o transporte de oeste durante o ano todo e um transporte secundário de nordeste durante o verão/outono. As correlações entre as concentrações médias dos elementos-traço estudados e o modelo de reanálises ERA-Interim para o período 1979–2008, indicam que as concentrações de aerossóis marinhos são fortemente influenciadas pelas condições meteorológicas, por exemplo, por anomalias na temperatura da superfície do mar e concentração de gelo marinho. / This thesis interprets the environmental record of an Antarctic ice core by the analysis of trace elements. This ice core, henceforward called Mount Johns (MJ), was collected in the West Antarctica ice sheet (79°55'28"S and 94°23'18"W; 91.20 m long) in the austral summer of 2008/09. The core was decontaminated and subsampled at the Climate Change Institute (CCI, University of Maine - Maine / USA). The first 2137 samples, corresponding to the upper 45 m of the core, were analyzed in the CCI's JRC Element 2 spectrometer for 24 trace elements (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg and K). This part of the core represents a 125 years (1883– 2008) record, according to relative dating based on Na, Sr and S seasonal variations and on the identification of major volcanic events in the period. The mean accumulation rate for the sampling site was 0.21 m-1 in eq. H2O in the same time period. The concentrations are controlled by seasonal climatic changes (summer/winter), by changes in atmospheric circulation, temperature anomalies, the transport distance and the natural and anthropogenic sources of these aerosols. Based on analysis of crustal and marine enrichment factors and Pearson correlations, the Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr and Ti concentrations have natural origin. Dust and soil from continental sources, primarily coming from arid areas in Australia, New Zealand and Patagonia, are considered important sources of Al, Mg and Ti. South Pacific marine aerosols, transported to the Antarctic continent by air masses, are predominant sources of Na, Sr, K, S and Ca. For the elements Ba, Fe and Mn, both crustal and marine sources are significant. In addition, Mn and S show a considerable contribution of volcanic origin (ranging from 20-30% of the total concentration). The results also show significant enrichment in arsenic concentrations due to human activities. Before 1900 the mean concentration was approximately 1.92 pg g-1, rising to 7.94 pg g-1 in 1950. This enrichment is directly related to mining emissions and casting of non-ferrous metals in South America, mainly in Chile. The decrease in the arsenic concentration, observed in the twenty-first century (mean concentration of 1.94 pg g-1 after 1999) is interpreted as a consequence of the introduction of environmental laws (in 1994) to reduce emissions of this element during the cupper mining and smelting in Chile. The HYSPLIT trajectories model show a clear seasonal variation in transport between the summer/autumn all and winter/spring months, where predominates an eastward transport throughout the year and a secondary transport from the northeast during the summer/fall. Correlations between the mean concentrations of the studied trace elements and the ERA-Interim reanalysis models for the 1979-2008 period indicate that marine aerosols concentrations are heavily influenced by weather conditions, for example, by sea surface temperature and sea ice concentration anomalies.

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O continente Ant?rtico apresenta caracter?sticas f?sicas e geogr?ficas que propiciam a gera??o de condi??es meteorol?gicas adversas, tendo outro importante atributo a grande variabilidade interanual do gelo marinho. Este estudo tem como um dos objetivos estudar e avaliar o comportamento das condi??es de gelo marinho em pontos fixos no Mar de Weddell, assim como os fluxos de energia em superf?cie e temperatura do ar, utilizando um modelo din?mico pontual. A ?rea de estudo corresponde ao Mar de Weddell situado na parte mais ao sul do oceano Atl?ntico, entre as latitudes 83? 10? Sul a 55? 00? Sul e longitudes 84? 00? Oeste a 10? 00? Leste. Esta ?rea cobre aproximadamente 3,4 milh?es de Km? correspondendo aproximadamente o tamanho do Giro de Weddell. Um outro objetivo ? caracterizar as condi??es clim?ticas em superf?cie na regi?o. Para isso utilizaram-se dados di?rios de Press?o Atmosf?rica em Superf?cie, Velocidade e Dire??o do Vento, al?m da Temperatura do ar a 2 metros, oriundos de 6 esta??es meteorol?gicas do Instituto Ant?rtico Argentino localizados ao longo da borda continental que compreende o Mar de Weddell. Desta forma, realizou-se um estudo das condi??es extremas na velocidade do vento, com dados de rean?lise do Era-Interim, para os ventos zonal e meridional, press?o ao n?vel m?dio do mar e altura geopotencial. Para as condi??es iniciais que alimentam o modelo pontual de gelo marinho, utilizaram-se dados dos fluxos de energia e radia??o di?rios provenientes das rean?lises do NCEP/NCAR. O per?odo de estudo compreende janeiro de 1979 a dezembro de 2015. Quanto ? caracteriza??o das condi??es meteorol?gicas sobre o Mar de Weddell observou-se que quando h? eventos extremos na regi?o, estes estavam associados a ciclones extratropicais transientes. Tendo tamb?m impacto no aumento da temperatura na maioria das esta??es, devido ? advec??o de temperatura oriundo de latitudes menores. As simula??es com o modelo pontual mostraram que a neve ? um grande controlador na taxa de crescimento e derretimento do gelo marinho sobre o Mar do Weddell. Enquanto, que o modelo subestima a Temperatura do Ar em todos os pontos simulados. / The polar regions play a crucial role in the climate of the planet, as they constitute true energy sinks. The Antarctic continent presents physical and geographical characteristics that provide the generation of adverse weather conditions, having another important attribute the great interannual variability of the sea ice. This study has as one of the objectives to study and evaluate the behavior of marine ice conditions at fixed points in the sea of Weddell, as well as the energy flows in surface and temperature of the air, using a dynamic model punctual. The area of study corresponds to the sea of Weddell situated in the southern part of the Atlantic Ocean, between the latitudes 83 ? 10 ' South at 55 ? 00 ' South and longitudes 84 ? 00 ' West at 10 ? 00 ' East. This area covers approximately 3.4 million km? corresponding to approximately the size of Weddell. Another objective is to characterize the surface climatic conditions in the region. For this use daily data of atmospheric pressure on surface, speed and direction of the wind, in addition to the air temperature at 2 meters, from 6 meteorological stations of the Argentine Antarctic Institute located along the Continental edge that comprises the sea of Weddell. In this way, a study of the extreme conditions at wind speed was carried out, with data of reanalysis of the Era-Interim, for the winds of the region and the south, pressure at the average sea level and geopotential height. For the initial conditions that feed the time model of marine ice, data were used of the daily energy flows and radiation from the reanalysis of NCEP/NCAR. The study period comprises January from 1979 to December 2015. As for the characterization of the weather conditions on the sea of Weddell it was observed that when there are extreme events in the region, these were associated with transient extratropical cyclones. It also has an impact on the increase in temperature in most stations due to the advection of temperature from smaller latitudes. The simulations with the punctual model showed that snow is a great controller in the rate of growth and melting of sea ice over the sea of the Weddell. Meanwhile, the model underestimates the air temperature at all simulated points.

Esta dissertação revisa as mudanças ambientais que ocorreram no Ártico ao longo das últimas décadas e analisa as suas consequências geopolíticas. O interesse na região por parte das nações árticas (Canadá, Dinamarca - Groenlândia, EUA, Finlândia, Islândia, Noruega, Rússia e Suécia) aumentou, principalmente devido ao volume de hidrocarbonetos disponível na região, estimado em 13% do petróleo e 30% do gás natural ainda não descobertos. Durante os últimos 50 anos, o Ártico mostrou a mais rápida tendência de aquecimento no mundo, duas vezes mais que a média mundial, isso tem causado rápidas mudanças ambientais, como a redução do volume das geleiras, o que contribuiu para o aumento do nível médio dos mares; o degelo do permafrost, que libera grandes quantidades de CO2 e CH4 na atmosfera, intensificando o efeito estufa; a migração da vegetação em direção ao Norte, alterando a disponibilidade de alimentos e os padrões de migração dos animais; o aumento da temperatura da superfície do mar, o que pode causar a migração de cardumes de peixes para áreas mais frias. No entanto, a mudança mais rápida naquele ambiente, e a que mais chama a atenção, é a redução da área coberta por gelo marinho no verão. Essa redução favorece a exploração de recursos naturais e também abre o Oceano Ártico à navegação no verão (ou seja, a abertura das passagens do Nordeste e do Noroeste). Os países do Ártico desenvolveram estratégias para lidar com novos desafios decorrentes dessas mudanças, todos se comprometeram a trabalhar pela paz e cooperação, mas, na verdade, é evidente um aumento em exercícios militares na região para exercer a soberania regional. Os países com uma costa no Oceano Ártico (Canadá, Dinamarca, EUA, Noruega e Rússia) planejam expandir suas ZEEs (Zonas Económicas Exclusivas) e algumas reivindicações territoriais se sobrepõem, o que pode ser um novo foco de conflito. Além disso, existe um interesse emergente de nações não-árticas (por exemplo, China, Índia e Singapura) que desejam utilizar as novas rotas marítimas e também participar em consórcios para exploração de recursos naturais. O cenário geopolítico é ainda incerto, Canadá e os EUA ainda não chegaram a um acordo sobre a soberania da Passagem do Noroeste, consideradas águas internacionais por este último, e só a Noruega e a Rússia chegaram a um acordo diplomático sobre suas fronteiras marítimas. Considerando que o Ártico está passando por essas rápidas mudanças ambientais e geopolíticas, é aconselhável que o Brasil atue na região, pelo menos para observar os cenários resultantes de tais modificações. Como uma das primeiras ações, sugere-se a assinatura do Tratado de Svalbard, o que daria ao país o acesso a este arquipélago ártico, tanto para a realização de pesquisa científica como para a possível exploração de recursos naturais. / This dissertation reviews the Arctic environmental changes in recent decades and examines their geopolitical consequences. The interest in the region by the Arctic nations (Canada, Denmark - Greenland, Finland, Iceland, Norway, Russia, Sweden and USA) have increased, mainly due to the volume of hydrocarbons available in the region, estimated at 13% of the oil and 30% of the natural gas yet to be discovered. For the last 50 years, the Arctic has shown the fastest warming trend in the world, twice as much as the worldwide mean, this has caused rapid environmental changes such as the shrinkage of glaciers, which contributed to the mean sea level rise; the permafrost thaw, which releases large amounts of CO2 and CH4 in the atmosphere, intensifying the greenhouse effect; the migration of the vegetation towards the North, changing food availability and the migration patterns of animals; the increase of the ocean surface temperature, which may cause the migration of fish shoals to colder areas. However, the most rapid environmental change, which draws the most attention, is the reduction of the sea ice cover area in the summer. Such reduction favours the exploitation of natural resources in the ocean and also opens the Arctic Ocean to navigation in the summer (i.e., opening of the Northeast and the Northwest passages). The Arctic countries have developed strategies to deal with the new challenges arising from these changes, all have promised to work for peace and cooperation, but, in fact, it is apparent an increase in military exercises in the region to exercise regional sovereignty. Countries with an Arctic Ocean coast (Canada, Denmark, Norway, Russia and USA) plan to expand their EEZs (Exclusive Economic Zones) and some claims overlap, which can be a new focus of conflict. Also, there is an emergent interest of non-Arctic nations (e.g., China, India and Singapore) that want to use the new sea routes and also participate in consortia for natural resources exploitation. The geopolitical scenario is still uncertain, Canada and the US have not yet reached an agreement on the sovereignty of the Northwest Passage, considered international waters by the latter, and only Norway and Russia reached a diplomatic agreement on their maritime boundaries. Considering that the Arctic is undergoing these rapid environmental and geopolitical changes, it is advisable that Brazil acts in the region, at least to observe the scenarios resulting from such modifications. As one of the first actions, it is suggested the signing of the Svalbard Treaty, which would give to the country access to this Arctic archipelago, both for conducting scientific research as for possible exploitation of natural resources.

Esta tese interpreta o registro ambiental de um testemunho de gelo antártico pela análise de elementostraço. Esse testemunho de gelo, daqui em diante chamado Mount Johns (MJ), foi coletado no manto de gelo da Antártica Ocidental (79°55’28”S e 94°23’18”W; 91,20 m de comprimento) no verão austral de 2008/09. O testemunho foi descontaminado e subamostrado no Climate Change Institute (University of Maine – Maine /EUA). As primeiras 2137 amostras, correspondentes aos 45 m superiores do testemunho, foram analisadas no espectrômetro de massas Element 2 do CCI para 24 elementos-traço (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg e K). Essa parte do testemunho representa 125 anos (1883–2008) de registro, segundo datação relativa baseada na variação sazonal nas concentrações de Na, Sr e S e na identificação dos principais eventos vulcânicos ocorridos no período. A taxa de acumulação média no local de amostragem foi 0,21 m a-1 em eq. H2O no mesmo período de tempo. As concentrações são controladas pelas variações climáticas sazonais (verão/inverno), por mudanças na circulação atmosféricas, por anomalias de temperatura, pela distância de transporte e pelas fontes naturais e antrópicas desses aerossóis. Baseada na análise dos fatores de enriquecimento crustal e marinho e em correlações de Pearson, as concentrações de Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr e Ti são de origem natural. Poeira e solo de fontes continentais, oriundas principalmente de áreas áridas na Austrália, Nova Zelândia e Patagônia, são consideradas importantes fontes de Al, Mg e Ti. Aerossóis marinhos do Pacífico Sul, transportados para o continente antártico pelas massas de ar, são fontes predominantes de Na, Sr, K, S e Ca. Para os elementos Ba, Fe e Mn, tanto fontes crustais como marinhas são significativas. Adicionalmente, Mn e S apresentam um aporte considerável de origem vulcânica (variando de 20–30% na concentração total). Os resultados também mostram enriquecimento significativo nas concentrações de arsênio devido a atividades antrópicas. Foi observado concentrações médias da ordem de 1,92 pg g-1 antes de 1900, aumentando até 7,94 pg g-1 em 1950. Este enriquecimento está diretamente relacionado às emissões da mineração e fundição de metais não-ferrosos na América do Sul, principalmente no Chile. A queda na concentração de arsênio observado no século XXI (concentração média de 1,94 pg g-1 após 1999) é interpretada como uma consequência à introdução de leis ambientais (em 1994) para reduzir emissões desse elemento durante os processos de mineração e fundição de cobre no Chile. O modelo de trajetórias HYSPLIT mostra uma clara variação sazonal no transporte entre os meses de verão/outono e inverno/primavera, onde predomina o transporte de oeste durante o ano todo e um transporte secundário de nordeste durante o verão/outono. As correlações entre as concentrações médias dos elementos-traço estudados e o modelo de reanálises ERA-Interim para o período 1979–2008, indicam que as concentrações de aerossóis marinhos são fortemente influenciadas pelas condições meteorológicas, por exemplo, por anomalias na temperatura da superfície do mar e concentração de gelo marinho. / This thesis interprets the environmental record of an Antarctic ice core by the analysis of trace elements. This ice core, henceforward called Mount Johns (MJ), was collected in the West Antarctica ice sheet (79°55'28"S and 94°23'18"W; 91.20 m long) in the austral summer of 2008/09. The core was decontaminated and subsampled at the Climate Change Institute (CCI, University of Maine - Maine / USA). The first 2137 samples, corresponding to the upper 45 m of the core, were analyzed in the CCI's JRC Element 2 spectrometer for 24 trace elements (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg and K). This part of the core represents a 125 years (1883– 2008) record, according to relative dating based on Na, Sr and S seasonal variations and on the identification of major volcanic events in the period. The mean accumulation rate for the sampling site was 0.21 m-1 in eq. H2O in the same time period. The concentrations are controlled by seasonal climatic changes (summer/winter), by changes in atmospheric circulation, temperature anomalies, the transport distance and the natural and anthropogenic sources of these aerosols. Based on analysis of crustal and marine enrichment factors and Pearson correlations, the Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr and Ti concentrations have natural origin. Dust and soil from continental sources, primarily coming from arid areas in Australia, New Zealand and Patagonia, are considered important sources of Al, Mg and Ti. South Pacific marine aerosols, transported to the Antarctic continent by air masses, are predominant sources of Na, Sr, K, S and Ca. For the elements Ba, Fe and Mn, both crustal and marine sources are significant. In addition, Mn and S show a considerable contribution of volcanic origin (ranging from 20-30% of the total concentration). The results also show significant enrichment in arsenic concentrations due to human activities. Before 1900 the mean concentration was approximately 1.92 pg g-1, rising to 7.94 pg g-1 in 1950. This enrichment is directly related to mining emissions and casting of non-ferrous metals in South America, mainly in Chile. The decrease in the arsenic concentration, observed in the twenty-first century (mean concentration of 1.94 pg g-1 after 1999) is interpreted as a consequence of the introduction of environmental laws (in 1994) to reduce emissions of this element during the cupper mining and smelting in Chile. The HYSPLIT trajectories model show a clear seasonal variation in transport between the summer/autumn all and winter/spring months, where predominates an eastward transport throughout the year and a secondary transport from the northeast during the summer/fall. Correlations between the mean concentrations of the studied trace elements and the ERA-Interim reanalysis models for the 1979-2008 period indicate that marine aerosols concentrations are heavily influenced by weather conditions, for example, by sea surface temperature and sea ice concentration anomalies.