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 Sistema de Monção Sul-americana (SMSA) e a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) são dois dos mais importantes sistemas de circulação que afetam o clima da América do Sul (AS). Enquanto houve um grande progresso no número de registros paleoclimáticos relacionados com a precipitação do SMSA nos Andes tropicais e nas porções sudeste, centroleste e nordeste do Brasil, ainda pouco se sabe sobre mudanças de paleo-pluviosidade na região do Centro-Oeste do Brasil. Na presente tese, foram estudados novos registros de paleo-precipitação baseados em mais de 5000 análises isotópicas de oxigênio e carbono em estalagmites coletadas em cavernas da região Centro-Oeste que cobrem os últimos ~33 mil anos, cuja cronologia se baseia em aproximadamente 200 análises U/Th. Esse estudo mostrou que a região do Mato Grosso do Sul foi mais úmida durante o Último Máximo Glacial (LGM - do inglês Last Glacial Maximum) em relação ao Holoceno médio. A correspondência desse cenário paleoclimático com o que foi documentado em outras áreas da AS indica a presença de um corredor de umidade durante o período do LGM que se estende desde o oeste amazônico até o sudeste do Brasil. Os eventos milenares caracterizados por oscilações na temperatura das regiões das altas latitudes do globo claramente afetaram a precipitação na região. O registro isotópico mostra que a região esteve mais úmida durante os eventos frios do Hemisfério Norte (Younger Dryas e Heinrich events) e mais seca durante os eventos quentes (Bolling-Allerod e Dansgaard-Oeschger). Essa relação teve como provável causa o fortalecimento/enfraquecimento do SMSA em função do posicionamento da ZCIT em resposta ao gradiente térmico inter-hemisférico. Durante o evento Heinrich 1 a região teve a presença de uma proeminente fase seca entre duas úmidas, esse fato foi reportado em outras regiões do Brasil e não parece estar conectado com as condições de temperatura das altas latitudes. A partir dos dados de alta resolução temporal das estalagmites coletadas no estado do Mato Grosso, foi realizado o estudo da variabilidade climática associada com atividade do SMSA ao longo nos últimos milênios que inclui os períodos de anomalias climáticas da Pequena Idade do Gelo e da Anomalia Climática Medieval, caracterizados na região como úmido e seco, respectivamente. Com o uso de técnicas de análises espectrais foi identificada uma persistente periodicidade de aproximadamente 210 anos na variabilidade do SMSA, a qual foi associada a influência da variabilidade solar no clima Em complemento, foi realizado um monitoramento isotópico e ambiental durante 4 anos nos sistemas cársticos onde as estalagmites foram coletadas. A comparação entre o \'delta\'\'POT.18\'O da água da chuva com a quantidade de precipitação e temperatura do ar evidencia o efeito quantidade (amount effect) como o principal modulador da variação isotópica na atmosfera. A relação isotópica entre o carbonato e a água meteórica, associados as condições do microclima da caverna, indica que o sinal isotópico da água da chuva foi preservado de forma suavizada nos espeleotemas, o que suporta o uso dos isótopos de oxigênio como indicador paleoambiental nas estalagmites dessas cavernas. / The South American Monsoon System (SAMS) and the Inter-Tropical Convergence Zone (ITCZ) are the two most important circulation systems affecting climate over tropical South America (SA). While an increasing number of paleoclimatic archives related to SAMS precipitation have recently been published, most of these paleoclimate reconstructions are located along the eastern slope of the tropical Andes or in southeastern SA. In central SA, most proxy records consist of pollen-based vegetation reconstructions, but these show significant disagreements when compared to precipitation records further to the east and west. Here we present a new paleo-rainfall record based in more than 5.000 oxygen and carbon isotope samples from speleothems collected on two study sites from mid-west Brazil (states of Mato Grosso and Mato Grosso do Sul), chronologically constrained by almost 200 U/Th ages that cover the last ~33.000 years BP. This study shows wet conditions in the regions of Mato Grosso do Sul during the Last Glacial Maximum (LGM) in relationship to mid-Holocene. The comparison of our new record with others paleoclimate records from SA indicates a wet corridor during the LGM over west Amazon and southeast Brazil. The millennial events documented in the high latitudes of the northern hemisphere were evident in paleoprecipitation of Mato Grosso do Sul, the isotopic record shows wet conditions for the region during could period of the northern hemisphere (Yonger Dryas and Heinrich events) and dry conditions during warm periods (Bolling-Allerod and Dansgaard-Oeschger). This was due to strengthening/weakening of SAMS, which is ITCZ position dependent. During the event Heinrich 1, our record shown a dry phase between two wet intervals. This was also documented in central-east of Brazil and seems decoupled of high latitude climate conditions. For stalagmites collected in Mato Grosso state, we focus on the climate variability over the last two millennia using high resolution sampling (approximately 1 years sample spacing). This new record shows abrupt fluctuations in rainfall tied to variations in the intensity of SAMS, including the periods corresponding to the Little Ice Age (LIA) and the Medieval Climate Anomaly (MCA). Using spectral analyses, we show that changes in SASM activity is linked to solar variability with a distinct periodicity of 210 years. We also show our isotope and environmental monitoring over 4 years at the cave site, in order to support our paleoclimatic interpretation of the isotopic profiles obtained from the stalagmites. The systematic measurement of the oxygen isotopic composition of rainfall, drip water and associated fresh calcite at the caves indicates that the stalagmites from this region can be used as a proxy of the SAMS activity. The effect of seasonal temperature variability in the atmosphere is suppressed by the \"amount effect\" on the \'delta\'\'POT.18\'O values of rainfall. Inside the cave, the microclimate variability has a small effect on calcite \'delta\'\'POT.18\'O, not being significant over long time scales.

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 Sistema de Monção Sul-americana (SMSA) e a Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) são dois dos mais importantes sistemas de circulação que afetam o clima da América do Sul (AS). Enquanto houve um grande progresso no número de registros paleoclimáticos relacionados com a precipitação do SMSA nos Andes tropicais e nas porções sudeste, centroleste e nordeste do Brasil, ainda pouco se sabe sobre mudanças de paleo-pluviosidade na região do Centro-Oeste do Brasil. Na presente tese, foram estudados novos registros de paleo-precipitação baseados em mais de 5000 análises isotópicas de oxigênio e carbono em estalagmites coletadas em cavernas da região Centro-Oeste que cobrem os últimos ~33 mil anos, cuja cronologia se baseia em aproximadamente 200 análises U/Th. Esse estudo mostrou que a região do Mato Grosso do Sul foi mais úmida durante o Último Máximo Glacial (LGM - do inglês Last Glacial Maximum) em relação ao Holoceno médio. A correspondência desse cenário paleoclimático com o que foi documentado em outras áreas da AS indica a presença de um corredor de umidade durante o período do LGM que se estende desde o oeste amazônico até o sudeste do Brasil. Os eventos milenares caracterizados por oscilações na temperatura das regiões das altas latitudes do globo claramente afetaram a precipitação na região. O registro isotópico mostra que a região esteve mais úmida durante os eventos frios do Hemisfério Norte (Younger Dryas e Heinrich events) e mais seca durante os eventos quentes (Bolling-Allerod e Dansgaard-Oeschger). Essa relação teve como provável causa o fortalecimento/enfraquecimento do SMSA em função do posicionamento da ZCIT em resposta ao gradiente térmico inter-hemisférico. Durante o evento Heinrich 1 a região teve a presença de uma proeminente fase seca entre duas úmidas, esse fato foi reportado em outras regiões do Brasil e não parece estar conectado com as condições de temperatura das altas latitudes. A partir dos dados de alta resolução temporal das estalagmites coletadas no estado do Mato Grosso, foi realizado o estudo da variabilidade climática associada com atividade do SMSA ao longo nos últimos milênios que inclui os períodos de anomalias climáticas da Pequena Idade do Gelo e da Anomalia Climática Medieval, caracterizados na região como úmido e seco, respectivamente. Com o uso de técnicas de análises espectrais foi identificada uma persistente periodicidade de aproximadamente 210 anos na variabilidade do SMSA, a qual foi associada a influência da variabilidade solar no clima Em complemento, foi realizado um monitoramento isotópico e ambiental durante 4 anos nos sistemas cársticos onde as estalagmites foram coletadas. A comparação entre o \'delta\'\'POT.18\'O da água da chuva com a quantidade de precipitação e temperatura do ar evidencia o efeito quantidade (amount effect) como o principal modulador da variação isotópica na atmosfera. A relação isotópica entre o carbonato e a água meteórica, associados as condições do microclima da caverna, indica que o sinal isotópico da água da chuva foi preservado de forma suavizada nos espeleotemas, o que suporta o uso dos isótopos de oxigênio como indicador paleoambiental nas estalagmites dessas cavernas. / The South American Monsoon System (SAMS) and the Inter-Tropical Convergence Zone (ITCZ) are the two most important circulation systems affecting climate over tropical South America (SA). While an increasing number of paleoclimatic archives related to SAMS precipitation have recently been published, most of these paleoclimate reconstructions are located along the eastern slope of the tropical Andes or in southeastern SA. In central SA, most proxy records consist of pollen-based vegetation reconstructions, but these show significant disagreements when compared to precipitation records further to the east and west. Here we present a new paleo-rainfall record based in more than 5.000 oxygen and carbon isotope samples from speleothems collected on two study sites from mid-west Brazil (states of Mato Grosso and Mato Grosso do Sul), chronologically constrained by almost 200 U/Th ages that cover the last ~33.000 years BP. This study shows wet conditions in the regions of Mato Grosso do Sul during the Last Glacial Maximum (LGM) in relationship to mid-Holocene. The comparison of our new record with others paleoclimate records from SA indicates a wet corridor during the LGM over west Amazon and southeast Brazil. The millennial events documented in the high latitudes of the northern hemisphere were evident in paleoprecipitation of Mato Grosso do Sul, the isotopic record shows wet conditions for the region during could period of the northern hemisphere (Yonger Dryas and Heinrich events) and dry conditions during warm periods (Bolling-Allerod and Dansgaard-Oeschger). This was due to strengthening/weakening of SAMS, which is ITCZ position dependent. During the event Heinrich 1, our record shown a dry phase between two wet intervals. This was also documented in central-east of Brazil and seems decoupled of high latitude climate conditions. For stalagmites collected in Mato Grosso state, we focus on the climate variability over the last two millennia using high resolution sampling (approximately 1 years sample spacing). This new record shows abrupt fluctuations in rainfall tied to variations in the intensity of SAMS, including the periods corresponding to the Little Ice Age (LIA) and the Medieval Climate Anomaly (MCA). Using spectral analyses, we show that changes in SASM activity is linked to solar variability with a distinct periodicity of 210 years. We also show our isotope and environmental monitoring over 4 years at the cave site, in order to support our paleoclimatic interpretation of the isotopic profiles obtained from the stalagmites. The systematic measurement of the oxygen isotopic composition of rainfall, drip water and associated fresh calcite at the caves indicates that the stalagmites from this region can be used as a proxy of the SAMS activity. The effect of seasonal temperature variability in the atmosphere is suppressed by the \"amount effect\" on the \'delta\'\'POT.18\'O values of rainfall. Inside the cave, the microclimate variability has a small effect on calcite \'delta\'\'POT.18\'O, not being significant over long time scales.