Increases in the frequency and magnitude of extreme water levels and storm surges are observed along some areas of the British Columbia coast to be correlated with known climatic variability (CV) phenomena, including the El Niño/Southern Oscillation (ENSO) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO). Since a shift to a positive PDO regime in 1977, the effect of ENSO events have been more frequent, persistent, and intense. Teleconnected impacts include more frequent storms, higher surges, and greater coastal erosion. Geomorphic recovery of regional beach-dune systems from erosive events is usually rapid (i.e., within a year) by way of high onshore sand transport and aeolian delivery to the upper beach and dunes. At Wickaninnish Bay on the west coast of Vancouver Island, fast progradation rates (to +1.46 m a-1) have been observed in recent decades, in part due to rapid regional tectonic uplift and a resulting fall in relative sea level of ~ -0.9 mm a-1. The Wickaninnish foredune complex has rapidly extended alongshore in response to a net northward littoral drift and onshore sediment delivery. Bar deposition and welding processes supply sediment to the foredune complex via aeolian processes, and as a result, this is forcing Sandhill Creek northward toward the prograding (+0.71 m a-1) Combers Beach system, in part maintaining active erosion (-1.24 m a-1) of a bluff system landward of the channel. Bluff erosion generates substantial sediment volumes (-0.137 m3 m-2 a-1) that feed a large intertidal braided channel and delta system as the creek purges into the Pacific Ocean. As a first step in exploring the interactions between ocean-atmosphere forcing and beach-dune responses on the west coast of Vancouver Island, British Columbia, Canada, the proposed thesis: 1) Examines and assembles the historic erosive water level regime and attempts to draw links to observed high magnitude storm events that have occurred in the Tofino-Ucluelet region (Wickaninnish Bay); and 2) Explores the geomorphic response of local shorelines by examining the geomorphology and historical evolution of a foredune-riverine-backshore bluff complex. Despite rapid shoreline progradation, foredune erosion occurs locally with a recurrence interval of ~1.53 yrs. followed by rapid rebuilding, often in the presence of large woody debris and rapidly colonizing vegetation, which drives a longer-term trend of shoreline progradation. This process is complicated locally, however, by the influence of local geological control (bedrock headlands) and backshore rivers, such as Sandhill Creek, which alter spatial-temporal patterns of both intertidal and supratidal erosion and deposition. This work is necessary to understand mechanisms responsible for erosive water levels and the process interaction responsible for subsequent coastal rebuilding following erosive periods. / Graduate / 0368 / derek.heathfield@gmail.com

The atmospheric drivers of winter and summer surface climate in western Canada are evaluated using a synoptic climatological approach. Winter snow accumulation provides the largest contribution to annual streamflow of the north-flowing Mackenzie and east-flowing Saskatchewan Rivers, while summer water availability is primarily a product of basin-wide precipitation and evapotranspiration. A catalogue of dominant synoptic types is produced for winter (Nov-Apr) and summer (May-Oct) using the method of Self-Organizing Maps. Water availability, quantified through high-resolution gridded temperature and precipitation data, associated with these synoptic types is then determined. The frequency of dominant types during positive/negative phases of the Southern Oscillation Index, Pacific Decadal Oscillation, and Arctic Oscillation reveal the atmospheric processes through which these teleconnections influence surface climate. Results from the winter analysis are more coherent than summer, with strong relationships found between synoptic types, teleconnections, and surface climate. Although not as strong, links between summer synoptic types and water availability also exist. Additionally, time-series analysis of synoptic type frequencies indicates a trend toward circulation patterns that produce warmer, drier winters as well as an earlier onset and extension of the summer season. This study increases our understanding of the atmospheric processes controlling the distribution of water resources in western Canada. / Graduate / 0388 / 0725 / 0368 / bwnewton@uvic.ca

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Neste trabalho foi investigado o impacto da evolução dos eventos El Niño (EN) de acordo com as fases distintas da Oscilação Decadal do Pacífico (positiva, ODP(+) e negativa, ODP(-)) nas mudanças no transporte de umidade sobre o Sudeste da América do Sul (SEAS) durante o verão austral de 1950-1999. A resposta da variabilidade do Jato de Baixos Níveis a leste do Andes (JBN) e de algumas propriedades dos ciclones extratropicais sobre o cone sul do continente as modificações na circulação associadas aos eventos mencionados acima foi analisada. Foi mostrado que existem poucas mudanças significativas no regime de precipitação sobre a América do Sul ao se considerar a influência dos anos neutros do Pacífico Equatorial durante a ODP(+) quando comparado com os anos da ODP(- ). Entretanto, os eventos EN da ODP(+) indicam diferenças no padrão de anômalo de ondas em altos níveis em resposta as diferentes anomalias de Temperatura de Superfície do Mar (TSM) dos oceanos Pacífico e Atlântico Equatorial quando comparado com os eventos da ODP(-). Como conseqüência foram observadas anomalias positivas de precipitação no SEAS associadas à intensificação do fluxo convergente de umidade em baixos níveis oriundo do Atlântico Equatorial e região Amazônica para esta região durante os eventos EN da ODP(+). Todavia, os eventos da ODP(-) apresentaram anomalias positivas de precipitação apenas ao sul do SEAS e negativas ao norte desta como resposta ao movimento descendente e divergência anômala sobre o centro-leste do Brasil seguido de enfraquecimento do fluxo de umidade transportado pelos ventos alísios em direção aos subtrópicos. Os experimentos numéricos com Community Atmosphere Model versão 3.0 serviram para ajudar na interpretação das análises observacionais onde foi sugerido que o fenômeno EN é mais importante para forçar as anomalias climáticas de verão do continente do que o modo de ODP. A maior freqüência de casos de JBN detectados com o critério 1 de Bonner durante anos de EN da ODP(+) em relação a ODP(-) foi proporcional à quantidade de eventos selecionados em cada categoria. Em geral, os casos de JBN anômalo se deslocaram desde a Amazônia até o Sul do Brasil e Nordeste da Argentina, mas foi na ODP(-) que o sistema foi mais intenso apesar de apresentar menor potencial para o transporte de umidade para o SEAS quando comparado com os casos da ODP(+). Através do esquema numérico de Murray e Simmonds foi observado que, coerentemente com a intensificação do fluxo convergente de ar quente e úmido dos trópicos para o SEAS, os eventos EN da ODP(+) apresentaram ciclones extratropicais mais freqüentes e com pressões centrais mais baixas sobre o extremo Sul do Brasil, Uruguai, Nordeste da Argentina e vizinhanças do Atlântico Sudoeste em comparação com os eventos da ODP(-). / This work investigates the impact of the El Niño (EN) events and their evolution according to the PDO phases (warm, PDO(+) and cold, PDO(-)) focusing on the moisture transport exchanges from the north to the Southeast of the South America (SESA) during the austral summer period of 1950-1999. The variability of the Low Level Jet east of the Andes (LLJ) and some properties of extratropical cyclones over the southern cone of the continent in response to the modifications in the atmosphere circulation due to above mentioned events is analyzed. It is shown that on the South America continent there are not any significant changes in precipitation distribution during the neutral years in the Equatorial Pacific for PDO(+) when compared to the years of PDO(-). However, the EN events during PDO(+) indicate some differences in the anomalous wave pattern at high levels due to the variability of the Sea Surface Temperature (SST) anomalies on the Equatorial Pacific and Atlantic oceans when compared with the events for PDO(-). This implies in positive precipitation anomalies over the SESA which is associated to the enhancement of convergent moisture flux in this region. However, the events for PDO(-) showed positive precipitation anomalies only over the southern part of the SEAS and negative to the north which is associated to the downward motion and anomalous divergence over the centraleastern Brazil. This pattern may have contributed for weakening the moisture flux transported by the trade winds towards the subtropics. Numerical experiments with the Community Atmosphere Model version 3.0 also helped on the interpretation of the observational analysis where was suggested that EN events are more important to force the climate anomalies in the summer season over the continent than the PDO mode. The frequency of LLJ cases detected with the Bonner criterion 1 during the years of EN for PDO(+) is bigger than for PDO(-). The spatial position pattern for both categories of the anomalous LLJ is from the Amazon to Southern Brazil and Northeastern Argentina. During the PDO(-) the jet is more intense, however it seems to transport less moisture towards the SEAS region when compared to the PDO(+) cases. The extratropical cyclones tracked through a numerical scheme showed higher frequency and lower central pressures on the extreme of Southern Brazil, Uruguay, Northeastern Argentina and around the Southwest Atlantic during the EN events of PDO(+) when compared to the events of PDO(-). This is in agreement with the largest flux convergence of warm and humid air from the tropics to these areas.

Nas últimas décadas, particularmente desde a década de 1970, testemunhou-se um rápido recuo das geleiras em várias partes dos Andes tropicais. Uma tendência de aquecimento foi observada na região durante o mesmo período, com um hiato recente desde no início de 2010. No entanto, este hiato pode não ser o principal fator a influenciar as observações de aquecimento e recuo das geleiras em altitudes elevadas nos Andes tropicais. Com o surgimento de imagens de alta resolução espacial e espectral, e de modelos digitais de elevação (MDE) de alta resolução, agora é possível compreender as mudanças multitemporais das geleiras, o que era difícil de realizar utilizando as técnicas tradicionais e os dados de baixa resolução. Neste trabalho foram calculadas as variações da linha de neve das geleiras selecionadas ao longo dos Andes tropicais desde o início de 1980. A linha de neve máxima observada durante a estação seca (inverno austral) nos trópicos pode ser considerada como equivalente à linha de equilíbrio que separa a zona de acumulação da zona de ablação. A fim de reduzir o erro na estimativa da linha de neve foram consideradas somente as geleiras com declividades menores que 20o. Dependendo da região estudada e da presença de cobertura de nuvens, foram selecionadas imagens de várias fontes. As imagens da série Landsat (MSS, TM, ETM+ e OLI), EO1 OLI, ASTER e IRS LISS III foram usadas junto com MDE do ASTER GDEM-v2. Três bandas espectrais (TM5 - infravermelho médio, TM4- infravermelho próximo e TM2 - verde) foram utilizadas para calcular a linha de neve durante a estação seca, aplicando limiares adequados para TM4 e TM2. Os conjuntos de dados meteorológicos de várias fontes também foram analisados para observar as mudanças na precipitação, na temperatura e na umidade que influenciam os parâmetros glaciológicos como: o balanço de massa e a linha de equilíbrio. Geleiras representativas nos trópicos internos e trópicos externos foram consideradas separadamente dentro de um novo quadro, que foi baseado na precipitação, umidade e condições de temperatura ao longo da América do Sul. Neste âmbito, os Andes tropicais são classificados em trópicos internos, trópicos externos úmidos do norte, trópicos externos úmidos do sul e os trópicos externos secos. O Vulcão Cotopaxi no Equador (trópicos internos), o Nevado Caullaraju-Pastoruri que é uma geleira na Cordilheira Branca no Peru (trópicos externos úmidos do norte), o Nevado Cololo na Cordilheira Apolobamba na Bolívia (trópicos externos úmidos do sul), o Nevado Coropuna na Cordilheira Ampato no Peru e o Nevado Sajama na Cordilheira Ocidental da Bolívia (trópicos externos secos) são as geleiras representativas de cada grupo consideradas neste estudo. As geleiras tropicais nos trópicos internos, especialmente as situadas perto da Zona de Convergência Intertropicais (ZCIT), são mais vulneráveis a aumentos na temperatura e menos sensíveis a variações na precipitação. Em contraste, as geleiras nos trópicos externos respondem à variabilidade de precipitação muito rapidamente em comparação com a variação de temperatura, particularmente quando se deslocam para as regiões subtropicais. A dependência do balanço de massa sobre as características de sublimação também aumenta a partir dos trópicos internos para os trópicos externos. As condições de aquecimento, com maior umidade, tendem a aumentar a perda de massa por causa do derretimento em vez da sublimação. A elevação da umidade nos trópicos externos pode alterar as geleiras dominadas pela sublimação (nos trópicos externos e subtrópicos) e para as geleiras dominadas por derretimento. Observa-se que as geleiras próximas da ZCIT (trópicos internos e trópicosexternos úmidos do sul) estão recuando mais rapidamente como uma resposta ao aquecimento global, enquanto que as geleiras nos trópicos externos úmidos do norte e trópicos externos secos mostraram recuo relativamente mais lento. Possivelmente isso pode ser devido à ocorrência de fases frias do El Niño - Oscilação Sul (ENOS) conjuntamente com a Oscilação Decenal do Pacífico (ODP). As anomalias observadas nas variáveis meteorológicas seguem os padrões de ODP e as variações anuais de linha de neve seguem eventos de El Niño particularmente na fase ODP quente. No entanto, uma forte correlação entre as variações da linha de neve e dos fenômenos ENOS (e ODP) não está estabelecida. As geleiras do Equador mostram menos retração em resposta à tendência de aquecimento se comparadas às observações feitas por outros pesquisadores na Colômbia e na Venezuela, provavelmente devido à grande altitude das geleiras equatorianas. Em poucas palavras, as geleiras menores e em baixas altitudes nos trópicos internos e trópicos externos úmidos do sul estão desaparecendo mais rapidamente do que outras geleiras nos Andes tropicais. Também se observou neste estudo a existência de uma propriedade direcional no recuo das geleiras, o que não se observou em quaisquer outros estudos recentes. As geleiras nas cordilheiras leste do Peru e da Bolívia, que alimentam muitos rios nos lados leste das cordilheiras orientais, estão recuando do que aquelas geleiras situadas nas encostas ocidentais dos Andes tropicais. / Recent decades, particularly since the late 1970s, witnessed a rapid retreat of glaciers in many parts of the tropical Andes. A warming trend is observed in this region during the same period, with a recent hiatus since the early 2010s. However, this hiatus is observed to have not influenced the retreat of high elevation glaciers in the tropical Andes. Due to the emergence of high spatial and spectral resolution images and high quality digital elevation models (DEM), it is now possible to understand the multi-temporal glacier changes compared with the techniques that existed a few decades before. We calculated the snowline variations of selected glaciers along the tropical Andes since the early 1980s. The maximum snowline observed during the dry season (austral winter) in the tropics can be considered as nearly equivalent to the equilibrium line that separates the accumulation zone from the ablation zone. In order to reduce the error in the estimated snowline, glaciers with slopes < 20o only were considered in this research. Depending on the study region and the presence of cloud cover, images from multiple sources were selected. Landsat series (MSS, TM, ETM+, and OLI), EO1 OLI, ASTER, and IRS LISS III images were used along with digital elevation models (DEM) from ASTER GDEM-v2. Three wavebands (TM5 - Middle Infrared, TM4 - Near Infrared, and TM2 - Green) were used to calculate the dry season snowline, after applying suitable threshold values to TM4 and TM2. Meteorological datasets from multiple sources were also analysed to observe the changes in precipitation, temperature, and humidity that influence key glaciological parameters such as the mass balance and the equilibrium line. Representative glaciers in the inner and the outer tropical Andes were considered separately within a new framework, which is based on the precipitation, humidity, and temperature conditions along the South America. In this framework, tropical Andes are classified in to inner tropics, northern wet outer tropics, southern wet outer tropics, and dry outer tropics. Cotopaxi ice-covered volcano, Ecuador (inner tropics), Nevado Caullaraju-Pastoruri Glacier, Cordillera Blanca, Peru (northern wet outer tropics), Nevado Cololo, Cordillera Apolobamba, Bolivia (southern wet outer tropics), and Nevado Coropuna, Cordillera Ampato Peru and Nevado Sajama, Cordillera Occidental, Bolivia (dry outer tropics) are the representative glaciers in each group considered in this study. Inner tropical glaciers, particularly those situated near the January Intertropical Convergence Zone (ITCZ), are more vulnerable to increases in temperature and these glaciers are less sensitive to variations in precipitation. In contrast, outer tropical glaciers respond to precipitation variability very rapidly in comparison with the temperature variability, particularly when moving towards the subtropics. Mass balance dependency on sublimation characteristics also increases from the inner tropics to the outer tropics. Warming conditions with higher humidity tends to enhance mass loss due to melting rather than sublimation. Increased humidity observed in the outer tropics may change the sublimation dominated glaciers in the outer tropics and subtropics to melting dominated ones in the future. It is observed that the glaciers above and near the January ITCZ (inner tropics and southern wet outer tropics) are retreating faster as a response to global warming, whereas the glaciers in the northern wet outer tropics and dry outer tropics show relatively slower retreat. This can be possibly due to the occurrence of cold phases of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) together. The observed anomalies in the meteorological variables slightly follow PDO patterns and the variations in annual snowlines follows El Niño events, particularly when in phase with warm PDO. However, a strong correlation between snowline variations and ENSO (and PDO) is not established. Mountain glaciers in Ecuador show less retreat in response to the warming trend compared with observations done by other researchers in Colombia and Venezuela, probably due to very high altitude of the Ecuadorean glaciers. In a nutshell, smaller glaciers at lower altitudes in the inner tropics and the southern wet outer tropics are disappearing faster than other glaciers in the tropical Andes. Another observation made in this study is the directional property of glacier retreat, which was not covered in any other recent studies. Those glaciers on the eastern cordilleras of Peru and Bolivia, which feed many rivers on the eastern sides of the eastern cordilleras, are retreating faster than those glaciers situated on the western sides.

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Deep-sea bamboo coral (Isidella sp.) SE000901A from the southern Oregon coast (water depth 1048m) provides a high-resolution record of variability of North Pacific Intermediate Water (NPIW) and carbon rain to the sea floor, related to coastal upwelling, from 1808 to 2000AD. Counting of annual layers in magnesium to calcium (Mg/Ca) variations, measured by electron microprobe analysis, yields a detailed age model that is transferred directly to records of carbon and oxygen isotope ratios (δ¹³C and δ¹⁸O) measured by isotope ratio mass spectrometry and trace element ratios measured by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). A significant linear relationship between δ¹³C and δ¹⁸O measured on the carbonate internode of the coral specimen revealed disequilibrium kinetic isotopic variations that depend on calcification rate. The stable isotopic time series are significantly correlated to cadmium to calcium ratios (Cd/Ca) in the carbonate internode, suggesting that cadmium uptake also reflects the rate of calcification. Comparison of phosphorus to calcium ratios (P/Ca) in the carbonate internode to historical records of oxygen concentrations of NPIW suggests that coralline P/Ca is related to the phosphate content of the ambient bottom water, which covaries inversely with oxygen concentration. Stable carbon and nitrogen isotopic ratios (δ¹³C and δ¹⁵N) were measured on two organic gorgonin nodes of our bamboo coral, but incomplete understanding of the gorgonin growth patterns and the difficulty in translating ages between the proteinaceous node and calcareous internode preclude detailed comparison between organic stable isotopes and the trace element and isotopic composition of the well-dated carbonate proxies. Based on correlation of the measured properties to historical variations in coastal upwelling, and high-latitude climate variability, we demonstrate the potential and challenges in using deep-sea bamboo corals to extend records of climate variability into the pre-historical past. / Graduation date: 2012

Nas últimas décadas, particularmente desde a década de 1970, testemunhou-se um rápido recuo das geleiras em várias partes dos Andes tropicais. Uma tendência de aquecimento foi observada na região durante o mesmo período, com um hiato recente desde no início de 2010. No entanto, este hiato pode não ser o principal fator a influenciar as observações de aquecimento e recuo das geleiras em altitudes elevadas nos Andes tropicais. Com o surgimento de imagens de alta resolução espacial e espectral, e de modelos digitais de elevação (MDE) de alta resolução, agora é possível compreender as mudanças multitemporais das geleiras, o que era difícil de realizar utilizando as técnicas tradicionais e os dados de baixa resolução. Neste trabalho foram calculadas as variações da linha de neve das geleiras selecionadas ao longo dos Andes tropicais desde o início de 1980. A linha de neve máxima observada durante a estação seca (inverno austral) nos trópicos pode ser considerada como equivalente à linha de equilíbrio que separa a zona de acumulação da zona de ablação. A fim de reduzir o erro na estimativa da linha de neve foram consideradas somente as geleiras com declividades menores que 20o. Dependendo da região estudada e da presença de cobertura de nuvens, foram selecionadas imagens de várias fontes. As imagens da série Landsat (MSS, TM, ETM+ e OLI), EO1 OLI, ASTER e IRS LISS III foram usadas junto com MDE do ASTER GDEM-v2. Três bandas espectrais (TM5 - infravermelho médio, TM4- infravermelho próximo e TM2 - verde) foram utilizadas para calcular a linha de neve durante a estação seca, aplicando limiares adequados para TM4 e TM2. Os conjuntos de dados meteorológicos de várias fontes também foram analisados para observar as mudanças na precipitação, na temperatura e na umidade que influenciam os parâmetros glaciológicos como: o balanço de massa e a linha de equilíbrio. Geleiras representativas nos trópicos internos e trópicos externos foram consideradas separadamente dentro de um novo quadro, que foi baseado na precipitação, umidade e condições de temperatura ao longo da América do Sul. Neste âmbito, os Andes tropicais são classificados em trópicos internos, trópicos externos úmidos do norte, trópicos externos úmidos do sul e os trópicos externos secos. O Vulcão Cotopaxi no Equador (trópicos internos), o Nevado Caullaraju-Pastoruri que é uma geleira na Cordilheira Branca no Peru (trópicos externos úmidos do norte), o Nevado Cololo na Cordilheira Apolobamba na Bolívia (trópicos externos úmidos do sul), o Nevado Coropuna na Cordilheira Ampato no Peru e o Nevado Sajama na Cordilheira Ocidental da Bolívia (trópicos externos secos) são as geleiras representativas de cada grupo consideradas neste estudo. As geleiras tropicais nos trópicos internos, especialmente as situadas perto da Zona de Convergência Intertropicais (ZCIT), são mais vulneráveis a aumentos na temperatura e menos sensíveis a variações na precipitação. Em contraste, as geleiras nos trópicos externos respondem à variabilidade de precipitação muito rapidamente em comparação com a variação de temperatura, particularmente quando se deslocam para as regiões subtropicais. A dependência do balanço de massa sobre as características de sublimação também aumenta a partir dos trópicos internos para os trópicos externos. As condições de aquecimento, com maior umidade, tendem a aumentar a perda de massa por causa do derretimento em vez da sublimação. A elevação da umidade nos trópicos externos pode alterar as geleiras dominadas pela sublimação (nos trópicos externos e subtrópicos) e para as geleiras dominadas por derretimento. Observa-se que as geleiras próximas da ZCIT (trópicos internos e trópicosexternos úmidos do sul) estão recuando mais rapidamente como uma resposta ao aquecimento global, enquanto que as geleiras nos trópicos externos úmidos do norte e trópicos externos secos mostraram recuo relativamente mais lento. Possivelmente isso pode ser devido à ocorrência de fases frias do El Niño - Oscilação Sul (ENOS) conjuntamente com a Oscilação Decenal do Pacífico (ODP). As anomalias observadas nas variáveis meteorológicas seguem os padrões de ODP e as variações anuais de linha de neve seguem eventos de El Niño particularmente na fase ODP quente. No entanto, uma forte correlação entre as variações da linha de neve e dos fenômenos ENOS (e ODP) não está estabelecida. As geleiras do Equador mostram menos retração em resposta à tendência de aquecimento se comparadas às observações feitas por outros pesquisadores na Colômbia e na Venezuela, provavelmente devido à grande altitude das geleiras equatorianas. Em poucas palavras, as geleiras menores e em baixas altitudes nos trópicos internos e trópicos externos úmidos do sul estão desaparecendo mais rapidamente do que outras geleiras nos Andes tropicais. Também se observou neste estudo a existência de uma propriedade direcional no recuo das geleiras, o que não se observou em quaisquer outros estudos recentes. As geleiras nas cordilheiras leste do Peru e da Bolívia, que alimentam muitos rios nos lados leste das cordilheiras orientais, estão recuando do que aquelas geleiras situadas nas encostas ocidentais dos Andes tropicais. / Recent decades, particularly since the late 1970s, witnessed a rapid retreat of glaciers in many parts of the tropical Andes. A warming trend is observed in this region during the same period, with a recent hiatus since the early 2010s. However, this hiatus is observed to have not influenced the retreat of high elevation glaciers in the tropical Andes. Due to the emergence of high spatial and spectral resolution images and high quality digital elevation models (DEM), it is now possible to understand the multi-temporal glacier changes compared with the techniques that existed a few decades before. We calculated the snowline variations of selected glaciers along the tropical Andes since the early 1980s. The maximum snowline observed during the dry season (austral winter) in the tropics can be considered as nearly equivalent to the equilibrium line that separates the accumulation zone from the ablation zone. In order to reduce the error in the estimated snowline, glaciers with slopes < 20o only were considered in this research. Depending on the study region and the presence of cloud cover, images from multiple sources were selected. Landsat series (MSS, TM, ETM+, and OLI), EO1 OLI, ASTER, and IRS LISS III images were used along with digital elevation models (DEM) from ASTER GDEM-v2. Three wavebands (TM5 - Middle Infrared, TM4 - Near Infrared, and TM2 - Green) were used to calculate the dry season snowline, after applying suitable threshold values to TM4 and TM2. Meteorological datasets from multiple sources were also analysed to observe the changes in precipitation, temperature, and humidity that influence key glaciological parameters such as the mass balance and the equilibrium line. Representative glaciers in the inner and the outer tropical Andes were considered separately within a new framework, which is based on the precipitation, humidity, and temperature conditions along the South America. In this framework, tropical Andes are classified in to inner tropics, northern wet outer tropics, southern wet outer tropics, and dry outer tropics. Cotopaxi ice-covered volcano, Ecuador (inner tropics), Nevado Caullaraju-Pastoruri Glacier, Cordillera Blanca, Peru (northern wet outer tropics), Nevado Cololo, Cordillera Apolobamba, Bolivia (southern wet outer tropics), and Nevado Coropuna, Cordillera Ampato Peru and Nevado Sajama, Cordillera Occidental, Bolivia (dry outer tropics) are the representative glaciers in each group considered in this study. Inner tropical glaciers, particularly those situated near the January Intertropical Convergence Zone (ITCZ), are more vulnerable to increases in temperature and these glaciers are less sensitive to variations in precipitation. In contrast, outer tropical glaciers respond to precipitation variability very rapidly in comparison with the temperature variability, particularly when moving towards the subtropics. Mass balance dependency on sublimation characteristics also increases from the inner tropics to the outer tropics. Warming conditions with higher humidity tends to enhance mass loss due to melting rather than sublimation. Increased humidity observed in the outer tropics may change the sublimation dominated glaciers in the outer tropics and subtropics to melting dominated ones in the future. It is observed that the glaciers above and near the January ITCZ (inner tropics and southern wet outer tropics) are retreating faster as a response to global warming, whereas the glaciers in the northern wet outer tropics and dry outer tropics show relatively slower retreat. This can be possibly due to the occurrence of cold phases of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) together. The observed anomalies in the meteorological variables slightly follow PDO patterns and the variations in annual snowlines follows El Niño events, particularly when in phase with warm PDO. However, a strong correlation between snowline variations and ENSO (and PDO) is not established. Mountain glaciers in Ecuador show less retreat in response to the warming trend compared with observations done by other researchers in Colombia and Venezuela, probably due to very high altitude of the Ecuadorean glaciers. In a nutshell, smaller glaciers at lower altitudes in the inner tropics and the southern wet outer tropics are disappearing faster than other glaciers in the tropical Andes. Another observation made in this study is the directional property of glacier retreat, which was not covered in any other recent studies. Those glaciers on the eastern cordilleras of Peru and Bolivia, which feed many rivers on the eastern sides of the eastern cordilleras, are retreating faster than those glaciers situated on the western sides.

Nas últimas décadas, particularmente desde a década de 1970, testemunhou-se um rápido recuo das geleiras em várias partes dos Andes tropicais. Uma tendência de aquecimento foi observada na região durante o mesmo período, com um hiato recente desde no início de 2010. No entanto, este hiato pode não ser o principal fator a influenciar as observações de aquecimento e recuo das geleiras em altitudes elevadas nos Andes tropicais. Com o surgimento de imagens de alta resolução espacial e espectral, e de modelos digitais de elevação (MDE) de alta resolução, agora é possível compreender as mudanças multitemporais das geleiras, o que era difícil de realizar utilizando as técnicas tradicionais e os dados de baixa resolução. Neste trabalho foram calculadas as variações da linha de neve das geleiras selecionadas ao longo dos Andes tropicais desde o início de 1980. A linha de neve máxima observada durante a estação seca (inverno austral) nos trópicos pode ser considerada como equivalente à linha de equilíbrio que separa a zona de acumulação da zona de ablação. A fim de reduzir o erro na estimativa da linha de neve foram consideradas somente as geleiras com declividades menores que 20o. Dependendo da região estudada e da presença de cobertura de nuvens, foram selecionadas imagens de várias fontes. As imagens da série Landsat (MSS, TM, ETM+ e OLI), EO1 OLI, ASTER e IRS LISS III foram usadas junto com MDE do ASTER GDEM-v2. Três bandas espectrais (TM5 - infravermelho médio, TM4- infravermelho próximo e TM2 - verde) foram utilizadas para calcular a linha de neve durante a estação seca, aplicando limiares adequados para TM4 e TM2. Os conjuntos de dados meteorológicos de várias fontes também foram analisados para observar as mudanças na precipitação, na temperatura e na umidade que influenciam os parâmetros glaciológicos como: o balanço de massa e a linha de equilíbrio. Geleiras representativas nos trópicos internos e trópicos externos foram consideradas separadamente dentro de um novo quadro, que foi baseado na precipitação, umidade e condições de temperatura ao longo da América do Sul. Neste âmbito, os Andes tropicais são classificados em trópicos internos, trópicos externos úmidos do norte, trópicos externos úmidos do sul e os trópicos externos secos. O Vulcão Cotopaxi no Equador (trópicos internos), o Nevado Caullaraju-Pastoruri que é uma geleira na Cordilheira Branca no Peru (trópicos externos úmidos do norte), o Nevado Cololo na Cordilheira Apolobamba na Bolívia (trópicos externos úmidos do sul), o Nevado Coropuna na Cordilheira Ampato no Peru e o Nevado Sajama na Cordilheira Ocidental da Bolívia (trópicos externos secos) são as geleiras representativas de cada grupo consideradas neste estudo. As geleiras tropicais nos trópicos internos, especialmente as situadas perto da Zona de Convergência Intertropicais (ZCIT), são mais vulneráveis a aumentos na temperatura e menos sensíveis a variações na precipitação. Em contraste, as geleiras nos trópicos externos respondem à variabilidade de precipitação muito rapidamente em comparação com a variação de temperatura, particularmente quando se deslocam para as regiões subtropicais. A dependência do balanço de massa sobre as características de sublimação também aumenta a partir dos trópicos internos para os trópicos externos. As condições de aquecimento, com maior umidade, tendem a aumentar a perda de massa por causa do derretimento em vez da sublimação. A elevação da umidade nos trópicos externos pode alterar as geleiras dominadas pela sublimação (nos trópicos externos e subtrópicos) e para as geleiras dominadas por derretimento. Observa-se que as geleiras próximas da ZCIT (trópicos internos e trópicosexternos úmidos do sul) estão recuando mais rapidamente como uma resposta ao aquecimento global, enquanto que as geleiras nos trópicos externos úmidos do norte e trópicos externos secos mostraram recuo relativamente mais lento. Possivelmente isso pode ser devido à ocorrência de fases frias do El Niño - Oscilação Sul (ENOS) conjuntamente com a Oscilação Decenal do Pacífico (ODP). As anomalias observadas nas variáveis meteorológicas seguem os padrões de ODP e as variações anuais de linha de neve seguem eventos de El Niño particularmente na fase ODP quente. No entanto, uma forte correlação entre as variações da linha de neve e dos fenômenos ENOS (e ODP) não está estabelecida. As geleiras do Equador mostram menos retração em resposta à tendência de aquecimento se comparadas às observações feitas por outros pesquisadores na Colômbia e na Venezuela, provavelmente devido à grande altitude das geleiras equatorianas. Em poucas palavras, as geleiras menores e em baixas altitudes nos trópicos internos e trópicos externos úmidos do sul estão desaparecendo mais rapidamente do que outras geleiras nos Andes tropicais. Também se observou neste estudo a existência de uma propriedade direcional no recuo das geleiras, o que não se observou em quaisquer outros estudos recentes. As geleiras nas cordilheiras leste do Peru e da Bolívia, que alimentam muitos rios nos lados leste das cordilheiras orientais, estão recuando do que aquelas geleiras situadas nas encostas ocidentais dos Andes tropicais. / Recent decades, particularly since the late 1970s, witnessed a rapid retreat of glaciers in many parts of the tropical Andes. A warming trend is observed in this region during the same period, with a recent hiatus since the early 2010s. However, this hiatus is observed to have not influenced the retreat of high elevation glaciers in the tropical Andes. Due to the emergence of high spatial and spectral resolution images and high quality digital elevation models (DEM), it is now possible to understand the multi-temporal glacier changes compared with the techniques that existed a few decades before. We calculated the snowline variations of selected glaciers along the tropical Andes since the early 1980s. The maximum snowline observed during the dry season (austral winter) in the tropics can be considered as nearly equivalent to the equilibrium line that separates the accumulation zone from the ablation zone. In order to reduce the error in the estimated snowline, glaciers with slopes < 20o only were considered in this research. Depending on the study region and the presence of cloud cover, images from multiple sources were selected. Landsat series (MSS, TM, ETM+, and OLI), EO1 OLI, ASTER, and IRS LISS III images were used along with digital elevation models (DEM) from ASTER GDEM-v2. Three wavebands (TM5 - Middle Infrared, TM4 - Near Infrared, and TM2 - Green) were used to calculate the dry season snowline, after applying suitable threshold values to TM4 and TM2. Meteorological datasets from multiple sources were also analysed to observe the changes in precipitation, temperature, and humidity that influence key glaciological parameters such as the mass balance and the equilibrium line. Representative glaciers in the inner and the outer tropical Andes were considered separately within a new framework, which is based on the precipitation, humidity, and temperature conditions along the South America. In this framework, tropical Andes are classified in to inner tropics, northern wet outer tropics, southern wet outer tropics, and dry outer tropics. Cotopaxi ice-covered volcano, Ecuador (inner tropics), Nevado Caullaraju-Pastoruri Glacier, Cordillera Blanca, Peru (northern wet outer tropics), Nevado Cololo, Cordillera Apolobamba, Bolivia (southern wet outer tropics), and Nevado Coropuna, Cordillera Ampato Peru and Nevado Sajama, Cordillera Occidental, Bolivia (dry outer tropics) are the representative glaciers in each group considered in this study. Inner tropical glaciers, particularly those situated near the January Intertropical Convergence Zone (ITCZ), are more vulnerable to increases in temperature and these glaciers are less sensitive to variations in precipitation. In contrast, outer tropical glaciers respond to precipitation variability very rapidly in comparison with the temperature variability, particularly when moving towards the subtropics. Mass balance dependency on sublimation characteristics also increases from the inner tropics to the outer tropics. Warming conditions with higher humidity tends to enhance mass loss due to melting rather than sublimation. Increased humidity observed in the outer tropics may change the sublimation dominated glaciers in the outer tropics and subtropics to melting dominated ones in the future. It is observed that the glaciers above and near the January ITCZ (inner tropics and southern wet outer tropics) are retreating faster as a response to global warming, whereas the glaciers in the northern wet outer tropics and dry outer tropics show relatively slower retreat. This can be possibly due to the occurrence of cold phases of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) together. The observed anomalies in the meteorological variables slightly follow PDO patterns and the variations in annual snowlines follows El Niño events, particularly when in phase with warm PDO. However, a strong correlation between snowline variations and ENSO (and PDO) is not established. Mountain glaciers in Ecuador show less retreat in response to the warming trend compared with observations done by other researchers in Colombia and Venezuela, probably due to very high altitude of the Ecuadorean glaciers. In a nutshell, smaller glaciers at lower altitudes in the inner tropics and the southern wet outer tropics are disappearing faster than other glaciers in the tropical Andes. Another observation made in this study is the directional property of glacier retreat, which was not covered in any other recent studies. Those glaciers on the eastern cordilleras of Peru and Bolivia, which feed many rivers on the eastern sides of the eastern cordilleras, are retreating faster than those glaciers situated on the western sides.

Neste trabalho foi investigado o impacto da evolução dos eventos El Niño (EN) de acordo com as fases distintas da Oscilação Decadal do Pacífico (positiva, ODP(+) e negativa, ODP(-)) nas mudanças no transporte de umidade sobre o Sudeste da América do Sul (SEAS) durante o verão austral de 1950-1999. A resposta da variabilidade do Jato de Baixos Níveis a leste do Andes (JBN) e de algumas propriedades dos ciclones extratropicais sobre o cone sul do continente as modificações na circulação associadas aos eventos mencionados acima foi analisada. Foi mostrado que existem poucas mudanças significativas no regime de precipitação sobre a América do Sul ao se considerar a influência dos anos neutros do Pacífico Equatorial durante a ODP(+) quando comparado com os anos da ODP(- ). Entretanto, os eventos EN da ODP(+) indicam diferenças no padrão de anômalo de ondas em altos níveis em resposta as diferentes anomalias de Temperatura de Superfície do Mar (TSM) dos oceanos Pacífico e Atlântico Equatorial quando comparado com os eventos da ODP(-). Como conseqüência foram observadas anomalias positivas de precipitação no SEAS associadas à intensificação do fluxo convergente de umidade em baixos níveis oriundo do Atlântico Equatorial e região Amazônica para esta região durante os eventos EN da ODP(+). Todavia, os eventos da ODP(-) apresentaram anomalias positivas de precipitação apenas ao sul do SEAS e negativas ao norte desta como resposta ao movimento descendente e divergência anômala sobre o centro-leste do Brasil seguido de enfraquecimento do fluxo de umidade transportado pelos ventos alísios em direção aos subtrópicos. Os experimentos numéricos com Community Atmosphere Model versão 3.0 serviram para ajudar na interpretação das análises observacionais onde foi sugerido que o fenômeno EN é mais importante para forçar as anomalias climáticas de verão do continente do que o modo de ODP. A maior freqüência de casos de JBN detectados com o critério 1 de Bonner durante anos de EN da ODP(+) em relação a ODP(-) foi proporcional à quantidade de eventos selecionados em cada categoria. Em geral, os casos de JBN anômalo se deslocaram desde a Amazônia até o Sul do Brasil e Nordeste da Argentina, mas foi na ODP(-) que o sistema foi mais intenso apesar de apresentar menor potencial para o transporte de umidade para o SEAS quando comparado com os casos da ODP(+). Através do esquema numérico de Murray e Simmonds foi observado que, coerentemente com a intensificação do fluxo convergente de ar quente e úmido dos trópicos para o SEAS, os eventos EN da ODP(+) apresentaram ciclones extratropicais mais freqüentes e com pressões centrais mais baixas sobre o extremo Sul do Brasil, Uruguai, Nordeste da Argentina e vizinhanças do Atlântico Sudoeste em comparação com os eventos da ODP(-). / This work investigates the impact of the El Niño (EN) events and their evolution according to the PDO phases (warm, PDO(+) and cold, PDO(-)) focusing on the moisture transport exchanges from the north to the Southeast of the South America (SESA) during the austral summer period of 1950-1999. The variability of the Low Level Jet east of the Andes (LLJ) and some properties of extratropical cyclones over the southern cone of the continent in response to the modifications in the atmosphere circulation due to above mentioned events is analyzed. It is shown that on the South America continent there are not any significant changes in precipitation distribution during the neutral years in the Equatorial Pacific for PDO(+) when compared to the years of PDO(-). However, the EN events during PDO(+) indicate some differences in the anomalous wave pattern at high levels due to the variability of the Sea Surface Temperature (SST) anomalies on the Equatorial Pacific and Atlantic oceans when compared with the events for PDO(-). This implies in positive precipitation anomalies over the SESA which is associated to the enhancement of convergent moisture flux in this region. However, the events for PDO(-) showed positive precipitation anomalies only over the southern part of the SEAS and negative to the north which is associated to the downward motion and anomalous divergence over the centraleastern Brazil. This pattern may have contributed for weakening the moisture flux transported by the trade winds towards the subtropics. Numerical experiments with the Community Atmosphere Model version 3.0 also helped on the interpretation of the observational analysis where was suggested that EN events are more important to force the climate anomalies in the summer season over the continent than the PDO mode. The frequency of LLJ cases detected with the Bonner criterion 1 during the years of EN for PDO(+) is bigger than for PDO(-). The spatial position pattern for both categories of the anomalous LLJ is from the Amazon to Southern Brazil and Northeastern Argentina. During the PDO(-) the jet is more intense, however it seems to transport less moisture towards the SEAS region when compared to the PDO(+) cases. The extratropical cyclones tracked through a numerical scheme showed higher frequency and lower central pressures on the extreme of Southern Brazil, Uruguay, Northeastern Argentina and around the Southwest Atlantic during the EN events of PDO(+) when compared to the events of PDO(-). This is in agreement with the largest flux convergence of warm and humid air from the tropics to these areas.