As assembléias dos foraminíferos planctônicos fósseis de dois testemunhos amostrados do Atlântico tropical oeste representativo dos últimos 30.000 anos foram analisadas junto com estimativas de paleotemperatura superficial e ∂18O e ∂13C do foraminífero planctônico Globigerinoides ruber \'branca\'. Estes resultados mostraram que durante o Último Máximo Glacial e durante os eventos de resfriamento de curta duração Heinrich 1 and Younger Dryas o Atlântico tropical oeste manteve altas paleotemperaturas superficiais. Este estudo sugere que durante este período o Atlântico tropical oeste ocorreu uma acumulação de sal e clor nesta porção do Atlântico como conseqüência do enfraqueciemnto do transporte de calor e sal através do equador. Ao final destes eventos a intensificação do transporte de calor e sal foi restabelecido, baixando a temperatura superficial aos valores conhecidos atuamente. Este estudo sugere que o Atlântico tropical oeste atuou como um reservatório de calor e sal durante a deglaciação. / The planktonic foraminiferal assemblages of two piston cores from western tropical Atlantic covering the last 30,000 years have been analysed together with paleoceanographic ANN sea surface temperature reconstruction and ?18O and ?13C of the shallow dwelling planntonic foraminifera Globigerinoides ruber \'white\'. These proxies reveal that during the Last Glacial Maximum and during the Heinrich 1 and Younger Dryas cold events, the western tropical experienced warm periods. This study suggest that during these warm intervals a pronounced accumulation of heat and salt occurred at western tropical Atlantic, as a result of cross-equatorial heat and salt transport decrease. At the end of these events, the intensification of cross-equatorial heat and salt transport cooled and freshened the western tropical surface waters. This study suggests the western tropical Atlantic served as a heat and salt reservoir during deglaciation.

O conhecimento das preferências ecológicas de espécies de foraminíferos planctônicos tem sido muito utilizada em investigações paleoceanográficas obtendo bons resultados. O presente estudo realizou inferências sobre as condições oceanográficas das águas superficiais da porção sudoeste do Atlântico Sul nos últimos 450.000 anos através da variação da abundância de foraminíferos planctônicos em dois testemunhos da Bacia de Campos. A partir da Análise de Correspondência foram identificados os três principais fatores responsáveis pela variação dos foraminíferos planctônicos encontrados em cada um dos testemunhos. No testemunho KF-13 os três fatores principais foram interpretados como temperatura, espessura da camada de mistura e sazonalidade; enquanto para o testemunho KF-14 os fatores foram definidos como espessura da camada de mistura, produtividade e sazonalidade. Com esses fatores foram identificados os intervalos de maior intensidade de ventos e produtividade na região. As principais mudanças climáticas do Atlântico Sul encontram-se relacionadas às mudanças de intensidade de ventos e dos sistemas dependentes deles como o Giro Subtropical do Atlântico e a Zona de Convergência Subtropical. / Paleoceanographic investigations based on planktonic foraminifera ecologic preferences are widely and succesfully applied. The present study infered surface waters oceanographic conditions from the South Atlantic southwest margin in the past 450.000 years through the planktonic foramifera abundance variation in two cores from Campos Basin. Correspondence Analysis defined three principal factors responsible for the planktonic foraminifera abundance variation in each core. The three KF-13 main factors were interpreted as temperature, mixed layer thickness and sazonality; KF-14 principal factors were defined as mixed layer thickness, productivity and sazonality. These factors made it possible to identify higher wind stress and higher productivity intervals in this region. The main climatic variations in South Atlantic are due to changes in wind stress and the systems which depend on it such as the Atlantic Subtropical Gyre and the Subtropical Convergence Zone.

O presente trabalho envolveu o estudo da microfauna de ostracodes de 10 amostras provenientes de um testemunho de sondagem realizado na porção norte do talude médio da Bacia de Campos, RJ (1287 m de lâmina d'água). As amostras foram tratadas segundo a metodologia padrão para microfósseis calcários. A fauna total de ostracodes foi recuperada e os elementos autóctones foram identificados e estudados. Em conjunto aos dados faunísticos, análises geoquímicas de isótopos estáveis de oxigênio foram realizadas em testas de foraminíferos planctônicos, colaborando com o estudo paleoecológico e paleoceanográfico. Foram identificadas 86 espécies, 46 das quais autóctones, distribuídas em 28 gêneros e 13 famílias. Krithe e Cytheropteron foram os gêneros mais diversificados (sete e quatro espécies, respectivamente), assim como as famílias Cytheruridae e Krithidae, concordando com estudos similares em outras regiões do mundo. A ocorrência de espécies cosmopolitas na Bacia de Campos é marcante, o que reforça a idéia de que a distribuição de algumas espécies tende ao pandemismo em águas profundas. A curva de isótopos estáveis de oxigênio obtida segue a tendência geral das curvas padrões para o oceano Atlântico Sul. A fauna de ostracodes respondeu às mudanças oceanográficas ocorridas no Quaternário da Bacia de Campos, reforçando a potencialidade do grupo como bons indicadores de eventos dessa natureza. Respostas divergentes da diversidade específica foram registradas: baixa diversidade no penúltimo glacial e alta durante o Último Máximo Glacial (UMG). Uma diminuição da diversidade foi notada no final do Holoceno. Distintas associações de espécies ocorreram ao longo das amostras, a primeira e mais antiga caracterizada pelas espécies Australoecia atlantica, Poseidonamicus pintoi, Microcythere cronini, Rimacytheropteron sp. e Krithe reversa., e a segunda representada por Macropyxis sp., Bythoceratina sp., Henryhowella cf. H. asperrima e Krithe trinidadensis. O UMG foi o evento que definiu esta mudança faunística. / The present work dealt with the study of ostracods from 10 piston core samples from the northern portion of the Campos Basin slope, Rio de Janeiro (1287 m depth). The samples were treated following the standard methodology for calcareous microfossils. The totality of the ostracode fauna was recovered and its autochtonous elements studied. Along with the faunal data, oxygen stable isotopes analysis were carried out in planctonic foraminifer tests, improving the paleoecological and paleoceanografical studies. Eighty-six species were identified, 46 of them were autochtonous, distributed in 38 genera and 13 families. Krithe and Cytheropteron were the most diversified genera (seven and four species, respectively), as well as the families Cytheruridae and Krithidae, which is in agreement with similar studies carried out in other regions. It is remarkable the occurrence of cosmopolitan species in Campos Basin, reinforcing the idea that deep sea environment species tends to present a pandemic distribution. The oxygen isotope data follow the general pattern of the standard South Atlantic curve. The ostracode fauna has been influenced by oceanographical changes occurred during the Quaternary in the Campos Basin, reinforcing the potentiality of this group as indicators of this kind of event. Divergent responses were registered in the specific diversity: low diversity during penultimate glacial and a higher one in the Last Glacial Maximum (LGM). A diversity reduction was noticed in the Holocene ending. Distinctive species assemblages occurred along the samples, the first and older one characterized by Australoecia atlantica, Poseidonamicus pintoi, Microcythere cronini, Rimacytheropteron sp. and Krithe reversa., and the second one represented by Macropyxis sp., Bythoceratina sp., Henryhowella cf. H. Asperrima and Krithe trinidadensis. LGM was the event which defined this faunal turnover.

Para dar suporte ao atual debate sobre as consequências climáticas da liberação antropogênica de CO2 na atmosfera, o refinamento do conhecimento sobre mudanças climáticas e oceanográficas no passado é necessário. A Circulação de Revolvimento Meridional do Atlântico (CRMA) tem papel fundamental na oceanografia e clima das áreas sob influência do Oceano Atlântico, controlando diretamente a estratificação e distribuição de massas d\'água, a quantidade de calor transportada pelo oceano e os ciclo e armazenamento de compostos químicos, como o CO2 em mar profundo. A formação e circulação da Água Intermediária Antártica (AIA), envolvida no transporte de calor e sal para o giro subtropical do Hemisfério Sul e nas teleconexões climáticas entre altas e baixas latitudes, é componente importante do ramo superior da CRMA. A reconstrução de propriedades de massas de água intermediárias é, portanto, importante para a compreensão dos sistemas de retroalimentação entre oceano-clima. No entanto, informações quanto a evolução da AIA continuam limitadas. Oscilações da CRMA e consequentes mudanças na distribuição de calor tem implicações importantes para o clima Sul Americano, influenciando a disponibilidade de umidade para o Sistema de Monções Sul Americano (SMSA), via temperatura da superfície marinha e posicionamento da Zona de Convergência Intertropical. Neste trabalho nós reconstruímos a assinatura isotópica da AIA durante os estágios isotópicos marinhos 2 e 3 (41-12 cal ka AP) usando isótopos de carbono e oxigênio de foraminíferos bentônicos (gêneros Cibicidoides e Uvigerina) de um testemunho de sedimentos marinhos datados por radiocarbono (1100 m de profundidade e a 20°S na costa do Brasil). Concluímos que propriedades físicas e químicas da AIA mudaram durante os estadiais Heinrich 3 e 4, provavelmente como consequência de enfraquecimento da CRMA durante estes períodos. Também reconstruímos as condições continentais do leste brasileiro entre o último máximo glacial e a deglaciação (23-12 cal ka AP) baseadas em razões Ti/Ca de nosso testemunho de sedimentos marinhos como indicadoras de aporte terrígeno do Rio Doce. A maior parte da chuva que cai na Bacia do Rio Doce está relacionada a atividade do SMAS. Nosso registro de Ti/Ca em conjunto com \'\'delta\' POT.18\'O de espeleotemas da Caverna Lapa Sem Fim, também no leste do Brasil, sugere diminuição marcante da chuva durante o interestadial Bølling-Allerød, provavelmente relacionada a enfraquecimento do SMAS. Ademais comparamos as razões de Ti/Ca com dados de saída da rodada SYNTRACE do modelo climático CCSM3 com forçantes transientes para a última deglaciação. Os registros geoquímicos e a saída do modelo mostram resultados consistentes entre si e sugerem que o leste da América do Sul passou pelo seu período mais seco de toda a última deglaciação durante o interestadial Bølling-Allerød, provavelmente relacionado ao enfraquecimento do SMAS. / To support the current debate and actions to be taken about climatic consequences of anthropogenic release of CO2, a refined understanding about past climatic and oceanographic changes is necessary. The Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) plays a fundamental role in the oceanography and climate of the Atlantic realm, directly controlling stratification and distribution of water masses, the amount of heat that is transported by the ocean, and the cycling and storage of chemical species, such as carbon dioxide in the deep sea. The formation and circulation of Antarctic Intermediate Water (AAIW) is an important component of the upper branch of the AMOC, involved in the transport of heat and salt within the Southern Hemisphere subtropical gyre and driving high-low latitude climatic teleconnections. Reconstructing intermediate water properties is, therefore, important for understanding feedbacks within the ocean-climate system. However, information on AAIW evolution remains limited. AMOC oscillations and changes in heat distribution have strong implications for the South American climate, influencing moisture influx availability for the South American Summer Monsoon (SASM), via sea surface temperatures and Intertropical Convergence Zone positioning. Here we reconstruct AAIW isotopic signature during marine isotope stages 2 and 3 (41-12 cal kyr BP) using carbon and oxygen isotopes from benthic foraminifera (Cibicidoides and Uvigerina genera) of a radiocarbon dated marine sediment core (1100m water depth and 20°S, off the Brazilian coast). We find that AAIW\'s physical and chemical properties changed Heinrich stadials 3 and 4, probably as a consequence of AMOC decreased strength during these periods. We also reconstruct Last Glacial Maximum and deglacial (23-12 cal kyr BP) continental conditions over eastern Brazil based on Ti/Ca of our marine sediment core as a proxy for Doce River (draining eastern Brazil) terrigenous input. Most of the rainfall in the Doce River Basin is related to the activity of the SASM. Our Ti/Ca record together with a speleothem \'\'delta\' POT.18\'O composite from Lapa Sem Fim Cave, also in eastern Brazil, suggests a major decrease in precipitation during the Bølling-Allerød interstadial, likely related to a weakening of the SASM. We further compared our Ti/Ca results with the output of the SYNTRACE run of the CCSM3 fully-coupled climate model with transient forcing for the last deglaciation. Geochemical records and model output show consistent results and suggest that eastern South America experienced the driest period of the whole last deglaciation during the Bølling-Allerød and that this dry spell was likely related to decreased SAMS intensity.

Os isótopos de oxigênio (18O) e carbono (13C), registrados nas testas dos foraminíferos são descritores mensuráveis (proxies) da paleotemperatura e paleoprodutividade, respectivamente, amplamente utilizados em estudos paleoceanográficos. Em amostras de sedimento marinho, o tamanho de testa dos foraminíferos é uma importante fonte de variabilidade isotópica que não limita o uso destes proxies, desde que a mesma seja conhecida e entendida. No presente estudo, analisou-se o sinal de 18O e de 13C em testas da espécie bentônica, Cibicidoides wuellerstorfi, e das espécies planctônicas, Globigerinoides ruber (branca) e Globorotalia truncatulinoides (dextral) retidas em quatro frações de tamanho de malha de peneiras (150-250, 250-300, 300-355 e >355µm). Foram utilizadas amostras de topo de dois testemunhos localizados na Margem Continental Brasileira (em torno de 2000 metros de lâmina d´água). Foi comparado o sinal isotópico das amostras com o sinal isotópico da água do mar atual da região de estudo. Foi observado que C. wuellerstorfi calcifica em equilíbrio de 18O e com um desequilíbrio positivo (0,2-0,3) de 13C com respeito á água do mar de fundo. Os valores isotópicos desta espécie não variaram (13C) ou variaram levemente (18O) com o aumento no tamanho. Os valores de 18O registrados em G. ruber (branca) não apresentaram tendência com o tamanho de testa e refletiram uma profundidade aparente de calcificação na superfície do oceano (entre 0-100 metros). Os valores de 18O registrados em G. truncatulinoides (dextral) apresentaram aumento com o tamanho de testa (até 1,22) e refletiram uma profundidade aparente de calcificação em águas da termoclina (entre 200-400 metros). O sinal de 13C aumentou com o tamanho de testa tanto em G. ruber (branca) (até 1,85), como em G. truncatulinoides (dextral) (até 1,26). Os valores de 13C referentes aos maiores tamanhos de testas estão mais próximos dos valores de 13C da água do mar da profundidade aparente de calcificação estimada para cada espécie. Este trabalho corrobora a importância da seleção do tamanho de testa dos foraminíferos em estudos paleoceanográficos para a região de estudo, especialmente no sinal de 13C em foraminíferos planctônicos. / Stable oxygen (18O) and carbon (13C) isotope composition registered in foraminifera test are widely used in paleoceanography studies as paleotemperature and paleoprodutivity proxies. On the sea floor, samples size test is an important source of stable isotope variability related to the ecology and physiology of foraminifera. This variability does not restrict the use of these proxies when the relation between size and stable isotopes is known and understood. 18O and 13C values were analyzed in four size sieves fractions (150-250, 250-300, 300-355 e >355µm) in foraminiferal tests of Cibicidoides wuellerstorfi (benthic specie), Globigerinoides ruber (white) and Globorotalia truncatulinoides (right) (planktonic species), in two core topes located on the Brazilian continental margin (around 2,000 meters). Modern seawater stable isotope composition was used for data interpretation. In general, the relation between stable isotope and size for each species was consistent in all samples. C. wuellerstorfi calcifies in equilibrium with 18O, while it is enriched (0.2-0.3) in 13C values with respect to deep sea isotopic values. No clear isotopic size-related changes were observed for this species. 18O values do not change with test size in G. ruber (white) and reflect an apparent calcification depth in superficial waters (0-100 meters). 18O enrichment with size was observed for G. truncatulinoides (right) (up to 1.22) and reflects an apparent calcification depth in thermocline waters (between 200-400 meters). 13C values were clearly enriched with size in both G. ruber (white) (up to 1.85) and G. truncatulinoides (right) (up to 1.26). 13C values of the largest size sieve fraction reflects most accurately 13C values of the estimated calcification depth for each specie. This work highlights the importance of selecting foraminifera test size for paleoceanographic studies, especially in what concerns about carbon isotopes in planktonic foraminifera.

Esta tese apresenta o registro de variações paleoceanográficas na superfície e em oceano profundo na porção oeste do Atlântico Sul, através de evidências de nanoplâncton calcário, durante os últimos 200.000 anos. Os principais parâmetros avaliados foram relativos à paleoprodutividade primária, através de estimativas de abundância e taxa de acumulação do nanoplâncton calcário, índices paleoceanográficos de produtividade, variação de carbonato de cálcio, contribuição relativa das espécies de nanoplâncton para o carbonato de cálcio total e análises de dados geoquímicos complementares. Os dados derivam de três testemunhos coletados na Bacia de Santos entre 1900 e 2200 metros de profundidade. Os resultados demonstram que as mudanças paleoceanográficas observadas no período analisado devem estar relacionadas, concomitantemente, a variações na dinâmica do oceano na camada superficial e em oceano profundo. As evidências de paleoprodutividade primária e a subsequente deposição do nanoplâncton calcário apontam que ambas são dependentes de condições favoráveis em superfície e no fundo, respectivamente. Estas condições ocorreram durante o período de aquecimento das águas superficiais no oeste do Atlântico Sul e a retração de águas profundas de origem sul devido à intensificação da célula de revolvimento meridional do Atlântico. Os últimos 200.000 anos foram divididos em sete intervalos definidos pela variação de paleoprodutividade primária com base no registro de nanoplâncton calcário. / This thesis presents a view of the paleoceanographic changes that occurred in the surface and deep ocean in the western South Atlantic by means of calcareous nannoplankton during the last 200,000 years. Data was obtained from three sediment cores collected in the Santos Basin between 1900 and 2200 meters water depth. Estimates of primary paleoproductivity from calcareous nannoplankton abundance and accumulation rates, paleoproductivity proxies calcium carbonate content, the relative contribution of nannoplankton species to total calcium carbonate and complementary geochemical data analyzes were performed. The results demonstrate that paleoceanographic changes observed in the analyzed period may be related to changes in ocean dynamics at surface and deep ocean. Primary paleoproductivity record and the subsequent calcareous nannoplankton deposition indicate that these are dependent on surface and bottom conditions, respectively. These conditions were recorded during sea surface temperature warming in the western South Atlantic and retraction of southern-sourced deep waters due to strengthening of the Atlantic meridional overturning circulation. The last 200,000 years were divided into seven intervals defined by the changes in primary paleoproductivity record of calcareous nannoplankton.

[pt] As condições do aporte e a composição do material que é depositado no talude continental brasileiro e sua relação com a paleoceanografia e o paleoclima da margem continental sudeste brasileira (SEBCM) entre os períodos eventos glacial e interglacial ainda são pouco estudados e assim a pesquisa da tese tem como eixo principal a aplicação de indicadores orgânicos e inorgânicos para reconstruir variações das condições paleoambientais na porção sudoeste do Atlântico Sul. Adicionalmente, a pesquisa aplica métodos analíticos e ferramentas interpretativas recentes desenvolvidas para a análise de compostos orgânicos aplicada de forma inédita em amostras da região, como a determinação de (14)C-alquenonas. Além disso, neste estudo a discussão de biomarcadores específicos como esteróis e glicerol dialquil glicerol tetraéteres (GDGTs) é feita a partir da mais antiga reconstrução destes marcadores na região da SEBCM. Amostras de registros sedimentares da SEBCM foram utilizadas para aplicar uma metodologia de isolamento das alquenonas pela primeira vez na literatura (Capítulo 4). A purificação se apresentou eficiente para isolar as alquenonas de forma adequada para análise isotópica (14C-alquenonas), importante para avaliar processos paleoambientais. O modelo de idade foi desenvolvido para dois testemunhos e uma descrição geral do ambiente de sedimentação (Capítulo 5) foi realizada a partir de parâmetros bulk ((porcento)COT, (porcento)NT, (porcento)carbonatos), granulometria e elementos majoritários (Ti/Ca, Fe/Ca, Ti/Al e Si/Al) que mostrou diferenças na composição do material depositado no transecto do talude e permitiu estimar processos sedimentares que influenciaram a transição entre glaciação e interglaciação em relação aos aportes continentais, em que a distância da costa e a profundidade da coluna d água são fatores controladores da composição sedimentar. Foi possível observar e um gradiente de profundidade bem definido em relação a composição do material orgânico entre a região de quebra de plataforma e talude intermediário a partir de uma abordagem de investigação de biomarcadores múltiplos (registros de alquenonas, esteróis, n-álcoois e n-alcanos e também sucessões dos ecossistemas entre os eventos MIS3 a MIS1 (Capítulo 6). Na região mais externa, o perfil de temperatura acoplada com as mudanças na composição de organismos planctônicos evidenciou uma importante contribuição de dinoflagelados no MIS3, diatomáceas durante condições climáticas mais adversas (MIS2) e cocolitoforídeos associados a maiores temperaturas no Holoceno (MIS1). O aporte de lipídeos terrígenos na região de quebra de plataforma refletiu a história da cobertura vegetal e clima na região e indicou predomínio de plantas adaptadas a clima mais seco durante os MIS3 e MIS2 e expansão de plantas de clima úmido (ex. Mata Atlântica) a partir do início do Holoceno. A reconstrução da oceanografia das águas do Atlântico sudoeste foi realizada em uma abordagem inédita a partir da composição isotópica de delta18(O) e delta13(C) de foraminíferos planctônicos, determinação da temperatura superficial e subsuperficial (U37(k) e TEX86(h) respectivamente) e da estimativa salinidade (deltaD-alquenonas e delta 18(O)água do mar) (Capítulo 7). Dois registros sedimentares possibilitaram a investigação das diferenças entre a história oceanográfica costeira e oceânica da região. Apesar da proximidade dos dois registros, as histórias glaciais são distintas, em que as condições oceanográficas históricas de circulação revelaram acoplamentos entre temperatura e salinidade das águas superficiais da SEBCM e as condições do clima continental adjacente (anomalias do Sistema de Monções do Atlântico Sul) durante o glacial, Terminação I e Holoceno. Há indícios que este gradiente é controlado na quebra da plataforma pelos processos influenciados pela dinâmica das Águas de plataforma e no talude intermediário pelos processos oceânicos externos (Corrente do Brasil e Giro Subtropical do Atlântico Sul). Por fim, os resultados mostraram que o enfraquecimento da Célula de Revolvimento Meridional do Atlântico (CRMA) no período e após a Terminação I pode transportar águas mais quentes para região mais próxima à costa, que pode acarretar aumento gradativo de chuva sobre a região costeira sudeste do Brasil. / [en] The conditions of the inputs and the composition of burial material and its relations with paleoceanography and paleoclimate in the Southeast Brazilian Continental Margin (SEBCM) during glaciation and interglaciation has been insufficiently researched. The goal of study in this thesis is the application of organic and inorganic proxies to reconstruct the variations in the paleoenvironmental conditions in the southwestern portion of the South Atlantic. Additionally, the survey applies analytical methods and recent interpretative tools developed for the analysis of organic compounds, which were applied in an unprecedented way to samples of the region, such as the determination of (14)C-alkenones. Furthermore, the discussion of specific biomarkers in this study, such as sterols and Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers (GDGTs), is done based on the oldest reconstruction of these proxies in the SEBCM region. Samples of cores collected from SEBCM were used to apply a methodology of alkenone isolation (Chapter 4) the first time. The purification methodology was efficient in adequately isolating the alkenones for isotopic analysis (14C-alquenonas), an important tool to evaluate paleoenvironmental processes. Age model from two cores was determinate and a general description of the sedimentary environment (from bulk parameters, grain size, and major elements: (percent)TOC, (percent)TN, (percent)carbonates, Ti/Ca, Fe/Ca, Ti/Al and Si/Al) showed an estimate of the differences in the overall composition of the material deposited on a transect through the southeastern Brazilian slope, which enabled an estimate of the sedimentary processes that influenced the transition between glaciation and inter-glaciation in relation to continental input. The coast distance and water column are the main driver factors (Chapter 5). The succession of ecosystems between the temporal events MIS3 to MIS1 could be observed based on the multi-biomarker approach (from records of alkenones, sterols and alcohols, n-alcohols and n-alkanes) and a depth gradient relating to the organic matter composition (Chapter 6). The temperature profile in the more external site fitted with the changes in the composition of planktonic organisms revealed an important contribution of dinoflagellates in MIS3, of diatoms during the most adverse climatic conditions (MIS2) and of coccolithophores associated to higher temperatures in the Holocene (MIS1). The terrigenous lipids input in shallower station reflected the history of vegetation cover and climate in the region, thus indicating a predominance of plants adapted to drier climates during MIS3 and MIS2 and expansion of plants of humid climates (ex. Rain forest) after the Early Holocene. The reconstruction of waters oceanography of the South Atlantic was studied based on delta18(O) and delta (13)C- foram isotopic composition, determination of the superficial and sub-superficial temperature (from U(37)k and TEX86(H) ), and the estimated salinity (from deltaD-alkenone and delta(18)O sea water) for the first time (Chapter 7). The two records provided an opportunity to investigate the differences between coastal and oceanic oceanographic history, despite their proximity. Based on the cross-slope approach was noted a circulation history gradient revealed a connection between superficial temperature and salinity and the continental climate conditions (South Atlantic Monsoon System anomalies) during glacial, Termination I and Holocene. There is evidence to suggest that this depth gradient have been controlled by hydrodynamics processes of the Shelf Waters in shelf continental break region and of the oceanic processes (Brazil Current and South Atlantic Subtropical Gyre) in the intermediate slope. At last, there are indications that the weakening of Atlantic Meridional Overturning Cell during and after Termination I can carry warmer waters to the Southeast coastal region of Brazil that a rain increase could result.

The Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) has a central role in the interhemispheric transport of heat and changes in its intensity are known to have profound impact on global climate. Disturbances in the AMOC are also supposedly associated with the past changes in marine productivity and oceanic uptake of atmospheric carbon dioxide, which contributed to the global climate changes that led to the termination of the last glacial cycle. Although the South Atlantic Ocean constitutes an important pathway for the return flow of the AMOC, the changing impacts of the AMOC especially in the subtropical western South Atlantic still remain elusive. In this study, high-resolution records of upper water column properties and productivity have been applied to reconstruct the evolution of oceanographic conditions in the subtropical western South Atlantic covering the last 40,000 years. The proxy records employed here are based both on faunal assemblages and on the stable oxygen isotopic composition of planktonic foraminifera from a marine sediment core collected off southern Brazilian continental margin (27°S). The main findings of the present study reveal, for the first time, enhanced primary productivity in the subtropical western South Atlantic during Heinrich Stadials along the last glacial, when the AMOC showed reduced strength. Additionally, this study reveals decreased primary productivity over the Last Glacial Maximum and the Younger Dryas, when the AMOC showed only moderate reductions. The most outstanding productivity decline is depicted after the Holocene inception, when the AMOC recovered its strength. Further, the findings of the present work also reveal that rather overall glacial-like conditions prevailed at the onset of the Holocene, before complete reinvigoration of the AMOC. Full interglacial configuration would only establish at approximately 9,000 years, when the AMOC fully recovered; although such interglacial setting would be abruptly interrupted during the Mid Holocene, accompanying a sudden reduction of the AMOC. Those findings suggest that the impact of the AMOC on the subtropical western South Atlantic would have played a critical role not only over the last glacial, but also throughout the glacial-interglacial transition and even under full interglacial conditions. The main hypothesis of this research is that the observed changes were triggered by the dynamics of the Brazil Current primarily driven by disturbances in the AMOC. / A célula de revolvimento meridional do Atlântico (AMOC) desempenha um papel central no transporte inter-hemisférico de calor e mudanças em sua intensidade têm profundo impacto sobre o clima global. Distúrbios na AMOC supostamente também estariam associados a alterações pretéritas na produtividade marinha e absorção oceânica de dióxido de carbono atmosférico, que contribuíram para mudanças no clima global e levaram à terminação do último ciclo glacial. Embora o Atlântico Sul constitua importante rota para o fluxo de retorno da AMOC, impactos de alterações na AMOC especialmente na porção subtropical do Atlântico Sudoeste ainda permanecem elusivos. Neste estudo, registros de alta resolução de propriedades da camada superior da coluna de água e de produtividade foram utilizados para reconstruir a evolução de condições oceanográficas na porção subtropical do Atlântico Sudoeste ao longo dos últimos 40,000 anos. Os indicadores empregados se baseiam na composição de assembleias faunísticas e de isótopos estáveis de oxigênio em foraminíferos planctônicos de testemunho sedimentar marinho coletado na margem continental sul do Brasil (27°S). Os principais resultados deste estudo revelam, pela primeira vez, aumento de produtividade primária na porção subtropical do Atlântico Sudoeste durante Heinrich Stadials ao longo do último glacial, quando a AMOC apresentou reduzida intensidade. Adicionalmente, o presente estudo revela diminuição de produtividade primária durante o Último Máximo Glacial e Younger Dryas, quando a AMOC apresentou apenas moderada redução. O declínio de produtividade mais proeminente é observado após o início do Holoceno, quando a AMOC recuperou sua intensidade. Os resultados do presente trabalho também revelam que, de modo geral, condições similares ao glacial prevaleceram no princípio do Holoceno, antes de completa retomada da AMOC. Plenas condições interglaciais apenas teriam se estabelecido há cerca de 9,000 anos, quando a AMOC foi completamente revigorada; embora plena configuração interglacial tenha sido abruptamente interrompida em meados do Holoceno, acompanhando repentina redução da AMOC. Estes resultados sugerem que o impacto da AMOC na porção subtropical do Atlântico Sudoeste teria desempenhado um papel crítico não apenas durante o último glacial, mas também ao longo da transição glacial-interglacial e mesmo sob plenas condições interglaciais. A principal hipótese deste estudo é de que as mudanças observadas foram ocasionadas por dinâmicas da Corrente do Brasil primariamente induzidas por distúrbios na AMOC.

The Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) has a central role in the interhemispheric transport of heat and changes in its intensity are known to have profound impact on global climate. Disturbances in the AMOC are also supposedly associated with the past changes in marine productivity and oceanic uptake of atmospheric carbon dioxide, which contributed to the global climate changes that led to the termination of the last glacial cycle. Although the South Atlantic Ocean constitutes an important pathway for the return flow of the AMOC, the changing impacts of the AMOC especially in the subtropical western South Atlantic still remain elusive. In this study, high-resolution records of upper water column properties and productivity have been applied to reconstruct the evolution of oceanographic conditions in the subtropical western South Atlantic covering the last 40,000 years. The proxy records employed here are based both on faunal assemblages and on the stable oxygen isotopic composition of planktonic foraminifera from a marine sediment core collected off southern Brazilian continental margin (27°S). The main findings of the present study reveal, for the first time, enhanced primary productivity in the subtropical western South Atlantic during Heinrich Stadials along the last glacial, when the AMOC showed reduced strength. Additionally, this study reveals decreased primary productivity over the Last Glacial Maximum and the Younger Dryas, when the AMOC showed only moderate reductions. The most outstanding productivity decline is depicted after the Holocene inception, when the AMOC recovered its strength. Further, the findings of the present work also reveal that rather overall glacial-like conditions prevailed at the onset of the Holocene, before complete reinvigoration of the AMOC. Full interglacial configuration would only establish at approximately 9,000 years, when the AMOC fully recovered; although such interglacial setting would be abruptly interrupted during the Mid Holocene, accompanying a sudden reduction of the AMOC. Those findings suggest that the impact of the AMOC on the subtropical western South Atlantic would have played a critical role not only over the last glacial, but also throughout the glacial-interglacial transition and even under full interglacial conditions. The main hypothesis of this research is that the observed changes were triggered by the dynamics of the Brazil Current primarily driven by disturbances in the AMOC. / A célula de revolvimento meridional do Atlântico (AMOC) desempenha um papel central no transporte inter-hemisférico de calor e mudanças em sua intensidade têm profundo impacto sobre o clima global. Distúrbios na AMOC supostamente também estariam associados a alterações pretéritas na produtividade marinha e absorção oceânica de dióxido de carbono atmosférico, que contribuíram para mudanças no clima global e levaram à terminação do último ciclo glacial. Embora o Atlântico Sul constitua importante rota para o fluxo de retorno da AMOC, impactos de alterações na AMOC especialmente na porção subtropical do Atlântico Sudoeste ainda permanecem elusivos. Neste estudo, registros de alta resolução de propriedades da camada superior da coluna de água e de produtividade foram utilizados para reconstruir a evolução de condições oceanográficas na porção subtropical do Atlântico Sudoeste ao longo dos últimos 40,000 anos. Os indicadores empregados se baseiam na composição de assembleias faunísticas e de isótopos estáveis de oxigênio em foraminíferos planctônicos de testemunho sedimentar marinho coletado na margem continental sul do Brasil (27°S). Os principais resultados deste estudo revelam, pela primeira vez, aumento de produtividade primária na porção subtropical do Atlântico Sudoeste durante Heinrich Stadials ao longo do último glacial, quando a AMOC apresentou reduzida intensidade. Adicionalmente, o presente estudo revela diminuição de produtividade primária durante o Último Máximo Glacial e Younger Dryas, quando a AMOC apresentou apenas moderada redução. O declínio de produtividade mais proeminente é observado após o início do Holoceno, quando a AMOC recuperou sua intensidade. Os resultados do presente trabalho também revelam que, de modo geral, condições similares ao glacial prevaleceram no princípio do Holoceno, antes de completa retomada da AMOC. Plenas condições interglaciais apenas teriam se estabelecido há cerca de 9,000 anos, quando a AMOC foi completamente revigorada; embora plena configuração interglacial tenha sido abruptamente interrompida em meados do Holoceno, acompanhando repentina redução da AMOC. Estes resultados sugerem que o impacto da AMOC na porção subtropical do Atlântico Sudoeste teria desempenhado um papel crítico não apenas durante o último glacial, mas também ao longo da transição glacial-interglacial e mesmo sob plenas condições interglaciais. A principal hipótese deste estudo é de que as mudanças observadas foram ocasionadas por dinâmicas da Corrente do Brasil primariamente induzidas por distúrbios na AMOC.

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Em estudos com abordagens paleoceanográficas e paleoclimáticas a partir de sedimentos oceânicos, é reconhecida a alta sensibilidade dos foraminíferos planctônicos às variações na temperatura da água do mar, com decorrente flutuação na diversidade e abundância relativa dos vários táxons. Por outro lado, a precipitação do CaCO3 ocorre em equilíbrio com o ambiente, possibilitando identificar variações paleoceanográficas e paleoclimáticas através da composição isotópica das carapaças de foraminíferos. Desse modo, é possível correlacionar as variações isotópicas com a freqüência dos táxons de foraminíferos planctônicos ao longo de um testemunho, permitindo inferências sobre a paleoceanografia e o paleoclima de uma região. O trabalho identificou as variações paleoceanográficas no talude da margem continental Sul brasileira através da análise da freqüência de táxons de foraminíferos planctônicos correlacionando-os com isótopos estáveis de oxigênio extraídos das carapaças de foraminíferos bentônicos, através do estudo do testemunho JPC 95, coletado em 1998, durante o cruzeiro KNORR 159-5, do Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI – EUA), no talude da Bacia de Santos (270 52,73’ S e 460 55,25’ W). Foram identificados três grandes intervalos paleoclimáticos: o último intervalo interglacial (1641cm – 920 cm) e o último glacial (911 – 20 cm) ocorridos durante o Pleistoceno, além do intervalo pós-glacial (11cm – topo), correspondente ao Holoceno; esse intervalos são também correlacionáveis, respectivamente, às Biozonas X , Y e Z, e aos Estágios Isotópicos Marinhos 5, 4/3/2 e 1. Também foram reconhecidas flutuações paleoclimáticas ao longo dos intervalos interglaciais e glaciais do Pleistoceno, as quais correspondem às subzonas X1 a X6 e Y1 a Y5. A associação microfossilifera encontrada nesses intervalos sugere influência das águas quentes da Corrente do Brasil durante o intervalo de tempo representado pelas Biozonas X e Z; e influência da Zona de Convergência Subtropical/Subantártica e/ou das águas frias da Corrente das Malvinas durante o tempo correlacionável à Biozona Y. A comparação dos resultados das associações de foraminíferos planctônicos com análises isotópicas de d18O em carapaças de foraminíferos bentônicos para os cinco metros superiores do testemunho sugerem que os ambientes bentônico e pelágico responderam diferentemente às pequenas flutuações paleoceanográficas durante a porção final do último intervalo glacial (subzonas Y3 superior, Y2 e Y1), na região estudada. O posicionamento do limite Pleistoceno / Holoceno foi confirmado por uma datação de 14C, obtida pra a amostra 16,5 cm. Taxas de sedimentação foram estimadas para os diversos intervalos reconhecidos no testemunho JPC95 / The frequent climatic oscillations during the past two million years has caused great changes in biodiversity, on ocean circulation patterns and in the physicochemical properties of seawater. Since the precipitation of CaCO3 occurs in equilibrium with the water environment, it is possible to evaluate the paleoceanography and paleoclimatic variations through the biogenic calcareous isotopic composition of marine sediment. Among others, planktic foraminifera are important paleoceanographic proxies in the ocean due to their high sensitivity to temperature variations of sea water masses. These changes are evident on diversity and relative abundance of the species, and therefore it’s possible to correlate the stable isotopic records with the changes on planktonic foraminiferal populations. The work identified the paleoceanographic variations on the south Brazilian continental margin slope using planktonic foraminifera frequency of species and stable oxygen isotopes extracted from benthic foraminifera on the core JPC-95, collected in 1998 during cruise on the R/V KNORR 159-5 from Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI,EUA), which was retrieved from the slope of Santos Basin at coordinates 270 52,73’ S and 460 55,25’ W. In this study three major paleoclimatic intervals were recognized, the last interglacial interval (base at 1641cm – 920 cm) and the last glacial interval (911cm – 20 cm), which occurred during the Pleistocene, besides the Post-glacial interval ( 11cm – 3 cm) that corresponds to the Holocene. These are similar to Biozones X, Y and Z and it was possible to further subdivide the core data into paleoclimatic fluctuations during the last interglacial and glacial intervals from the Pleistocene, which correspond to X1 to X6 and Y1 to Y5 . Further, through the use of stable oxygen isotopes it was possible to recognize the Marine Isotopic Stages 1 and 2 (MIS 1 and 2), that corresponds to post- glacial and glacial intervals. The planktonic foraminifera association suggests to the intervals represented by biozones X and Z the influence of warm water masses of Brazil current; and the influence of the subtropical/subantarctic convergence zone and/or cold water of Malvinas current during the time interval related to biozone Y. The correlation of planktonic foraminifera with d18O isotopic data from benthic foraminifera to the top 5m of the core suggest that benthic and pelagic environments responded differently to the short term paleoceanographic changes during the final portion of the last glacial at this region (upper subzone Y3, Y2 and Y1). The Pleistocene/Holocene limit was confirmed through a radiocarbon dating at sample 16,5cm. Sedimentation rates were estimated to several intervals within JPC95 core.