Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2016-09-21T15:45:10Z No. of bitstreams: 1 Rodrigo do Monte Guerra_.pdf: 12842392 bytes, checksum: b6db9de51a65dd59c144edac22f16cab (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T15:45:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigo do Monte Guerra_.pdf: 12842392 bytes, checksum: b6db9de51a65dd59c144edac22f16cab (MD5) Previous issue date: 2016-01-19 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Milton Valente / O final do período Cretáceo é caracterizado por uma gradual transição climática de escala global, fator que modificou a composição das assembleias de nanofósseis calcários e por conta disso vem causando problemas nas interpretações bioestratigráficas entre diferentes faixas latitudinais. Apesar de possuir alguns estudos realizados principalmente entre as décadas de 1980 e 1990, existe uma carência na avaliação do Atlântico Sul como um todo. Desta forma, este estudo objetiva descrever as assembleias de nanofósseis calcários comuns em cada faixa latitudinal e testar o sincronismo dos principais bioeventos. Foram analisadas 649 amostras provenientes de doze seções testemunhadas pelos projetos Deep Sea Drilling Project (DSDP) e Ocean Drilling Program (ODP) nas proximidades da margem brasileira e africana, além de um afloramento na Península Antártica. O estudo taxonômico possibilitou a identificação de 197 espécies de nanofósseis calcários do Campaniano e Maastrichtiano. Através do uso conjunto da bioestratigrafia e magnetoestratigrafia, foram reconhecidos diacronismos em eventos de primeira e última ocorrência de espécies do Campaniano superior e Maastrichtiano superior. Este diacronismo está relacionado a migrações de espécies entre baixas e médias latitudes, decorrentes de mudanças na circulação oceânica e temperatura das águas superficiais. Com base na variação latitudinal das assembleias de nanofósseis calcários, um detalhado estudo bioestratigráfico possibilitou a divisão de três zoneamentos para o Atlântico Sul (baixas, médias e altas latitudes). Além disso, foram definidos os padrões de distribuição de diversas espécies, mostrando uma clara divisão paleobiogeográfica entre espécies que ocorrem somente em latitudes altas e outras limitadas a latitudes médias a baixas. Este padrão possivelmente foi controlado por variações na temperatura das massas de água superficiais. Outras espécies possuem sua distribuição variada em todas as faixas latitudinais, tendo sua distribuição relacionada provavelmente à disponibilidade de nutrientes. / The Late Cretaceous period is characterized by global climatic transition that influenced calcareous nannofossil assemblages posing a challenge for biostratigraphic interpretation between different latitudinal degrees. There are a few studies on South Atlantic calcareous nannofossils from 1980 and 1990 decades, but none of them evaluate the South Atlantic as a whole. Therefore, this study aims to describe the calcareous nannofossils assemblages in each latitudinal zone and test the bioevents synchroneity. It were selected 649 samples from twelve cored sections coming from DSDP (Deep Sea Drilling Project) e ODP (Ocean Drilling Program) close to the Brazilian and African margins, in addition to an outcrop in the Antarctic Peninsula. The taxonomic study allowed the identification of 197 calcareous nannofossils species from the Campanian and Maastrichtian. Using the correlation between the biostratigraphical data and magnetostratigraphy, it was possible to identify diachronism in some bioevents of first and last occurrences during the late Campanian and late Maastrichtian. This diachronism is related to species migration between low and mid-latitudes, due to changes in the ocean circulation and surface water temperature. Based on the latitudinal variation in the calcareous nannofossils assemblages, a detailed biostratigraphic study enabled the South Atlantic division in three zonations (low, medium and high-latitudes). We also defined the distribution pattern of some species, indicating a clear paleobiogeographical division between high latitude species and some species limited to low and mid-latitudes. This pattern was possibly controlled by surface water temperature variation. Other species have a wide distribution across the latitudes probably related to nutrient availability.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-08-01T16:21:23Z No. of bitstreams: 1 Briceño-Zuluaga 2016 Tese.pdf: 9025569 bytes, checksum: 00c4eb9cee0d346d7a8681fdbb975f49 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-01T16:21:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Briceño-Zuluaga 2016 Tese.pdf: 9025569 bytes, checksum: 00c4eb9cee0d346d7a8681fdbb975f49 (MD5) / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências - Geoquímica. Niterói, RJ / Este trabalho apresenta o registro da distribuição granulométrica de sedimentos laminados recuperados na plataforma continental de Pisco (Peru), que é caracterizada pelos aportes fluviais regionais (relacionado com aumento das precipitações) e pelo aporte eólico local (relacionado com a intensidade do vento local). Esse registro vai desde a Anomalia Climática Medieval (ACM) até o Período de Aquecimento Moderno (PAM) passando pela Pequena Idade do Gelo (PIG) numa escala secular até subdecadal. As simulações da distribuição e trajetórias atmosféricas do material eólico durante eventos registrados de erosão por tempestades de areia na região realizadas em Hysplit4 são apresentadas. Os resultados dessas simulações suportam o fato de que a origem eólica das partículas grosseiras ocorre no sedimento marinho. Os componentes granulométricos identificados são discutidos a partir do modelo matemático de fraccionamento de GOMES et al., (1990). Este modelo assume que a composição mineral dos sedimentos está composta por uma assembléia de diferentes populações de partículas minerais com distribuições granulométricas logarítmicas normais. Foi utilizada uma rotina interativa de mínimos quadrados para ajustar a distribuição granulométrica em uma expressão matemática que permite quantificar e identificar os diferentes componentes litológicos para depois inferir os mecanismos de transporte envolvidos e a variação espacial e temporal. O objetivo deste estudo foi separar os padrões de sedimentação do material terrígeno (eólico e fluvial) assim como os processos mais importantes que controlam à entrada deste material para entender como esses processos refletem a variabilidade climática e atmosférica durante o ultimo milênio. Nossos resultados mostram um ativo transporte de partículas eólicas durante a segunda metade da ACM com uma rápida diminuição da ACM para a PIG. Durante a PIG a erosão eólica exibe uma diminuição na sua atividade e assim, um enfraquecimento na intensidade do vento, ao mesmo tempo um incremento na descarga fluvial é apresentada e, isto se relaciona com um incremento na precipitação continental. Durante o PAM o transporte eólico apresenta um rápido e progressivo incremento em relação com o ACM e a PIG, enquanto que a aporte fluvial apresenta uma diminuição. Neste trabalho as simulações da distribuição e trajetórias do material eólico durante os eventos de erosão é apresentado. Comparações com outros registros paleoambientais indicam que essas mudanças estão vinculadas à mudanças no deslocamento meridional da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) e Alta Subtropical do Pacífico Sul (ASPS) assim como a atividade da circulação da célula de Walker em escala de tempo secular. Finalmente a deposição eólica e em consequência a intensidade do vento e sua variabilidade dos últimos 100 anos é muito mais forte que durante a ACM sob condições similares na posição do sistema ZCIT-ASPS. Esta tendência sugere uma forçante adicional na intensificação da circulação atmosférica, consistente com o atual padrão da Oscilação multidecadal do Atlantico e a tendência de aquecimento climático. / In this work are present record of laminated sediments cores retrieved in the continental shelf of Pisco (Peru) that characterize fluvial regional discharge and the wind local aeolian transport (related with the wind intensity) from Medieval Climate Anomaly (MCA) to Little Ice Age (LIA) and the current warm period (CWP) at centennial to sub-decadal resolution. The particle grain size components are discussed using a mathematical model of fractionation. This model assumes that lithological composition of the sediment is an assembled of several log-normally distributed particle population. In this way, an interactive least square fitting routine is used to fit the particle grain size collected with the mathematical expression. This allows inferring the spatial and temporal variation of particles populations and thus transport mechanisms involved. The aim of the study is unmixing and reconstructs the patters of terrigenous (aeolian and fluvial) sedimentation as well as the most important processes that control the input of this material to understand how these components reflect atmospheric climate variability during the last millennium. Our results presented in this work showed active aeolian erosion during the second half of the MCA and rapid decrease from the MCA to the LIA. During the LIA the aeolian erosion exhibit a decreased activity and them a weak in the atmospheric circulation on the same time an increase of fluvial discharge is showed this is relate with an increase of continental precipitation. During the CWP the aeolian erosion transport, display a rapid and progressive increase in relation to MCA and LIA, whereas the fluvial discharge exhibited a decrease. In this work simulation of the aeolian distribution and their trajectories during erosion events are also presented. Comparison with others records indicate that those changes are linked to change in the meridional position of the Intertropical convergence zone (ITCZ) and South Pacific Subtropical High (SPSH) at the centennial time resolution. Finally the CWP show increase in the aeolian deposition and thus in the wind intensity over the past two centuries likely represents the result of the modern position of the ITCZ–SPSH system and the associated intensification of the local and regional winds. Nevertheless, the aeolian deposition and in consequence the wind intensity and variability of the last 100 yr are stronger than the second sequence of the MCA under similar position of the ITZC-SPSH system. This trend suggests an additional forcing in the intensification of the atmospheric circulation, consistent with the current pattern of climate change.

Reconstructing past sea surface temperature conditions is valuable to observe and evaluate the climate of the past. In the SW Atlantic, so far, few studies have exanimated the applicability of paleotemperature equations, which may reflect in fewer reliable SST estimates. This study aimed to evaluate two marine proxies for SST reconstructions: the alkenones unsaturation index (UK\'37) and the ratio Mg/Ca in different planktonic foraminifera species and size fractions (G. ruber pink; G. ruber white senso stricto and senso lato; between 250 - 300 µm and 300 - 355 μm; G. truncatulinoides (d) crusted and non-crusted forms, between 380 - 620 μm; and G. inflata 300 - 425 μm). The samples were collected in the shelf break of South Brazilian Bight (SBB, 22 °S to 27 °S). The proxies were converted into SSTs and then compared to modern SSTs from the World Ocean Atlas and satellite images. The first chapter describes the UK\'37 signals and the applicability of three different paleotemperature equations, and the second chapter describes the Mg/Ca a proxy for past SSTs and water mass conditions after applying the most used paleotemperature equations for the ratio Mg/Ca. The UK\'37 seems to record mostly autumn conditions at 0m, and the most recent Bayspline equation results into more similar temperature averages when compared to modern annual SSTs (p-value of 0.81, n = 47, ΔSST of -0.03°C ± 0.27), while the most used linear equations result into SSTs similar to autumn conditions. In subtropical regions with low-temperature variations (∼4°C), the function UK\'37 versus SSTs works in an exponential relation, and they are related to seasonal temperatures. For the Mg/Ca in planktonic foraminifera species, the Mg/Ca-inferred temperatures agree well with modern ocean temperatures. Our data suggest that in different size fractions the tested species respond differently to the most used species-specific and general species paleotemperature equations. All the upper water column species agree well with temperatures at 0-meter depth. The G. ruber (p) responds well to the SS equation, where the smallest and the largest size results into annual and autumn estimates, respectively (p-value of 0.81 and 0.71, n = 23); the smallest size of G. ruber (w) s.s. provides summer estimates applying the GE equation (p-value of 0.21, n = 7), while the largest size provides annual estimates (p-value of 0.86, n = 13). The G. ruber (w) s.l. has significant averages when compared the largest size with autumn and summer conditions (p-value of 0.21 for both, n = 16); the deep-dwelling species G. inflata and the G. truncatulinoides (d) crusted form reflect the uplift of the SACW, calcifying at 10 and 20 m depth (p-value of 0.89, n = 10 and p-value of 0.06, n = 14, respectively), while the G. truncatulinoides (d) non-crusted form records annual temperature in deep water layers conditions (p-value of 0.06, n = 16). This is the first study to report Mg/Ca ratios in surface-dwelling and deep-dwelling planktonic foraminifera tests obtained in core-top samples at the SBB. This validation will inform the reconstruction of past environmental conditions of SW Atlantic, especially in the SBB. / As reconstruções das condições da temperatura superficial do mar são importantes para avaliar o clima do passado da Terra. No Atlântico SE, no entanto, poucos estudos avaliaram a aplicabilidade das equações de conversão dos indicadores geoquímicos para temperatura, o que pode resultar em estimativas de paleotemperatura de menor acurácia. Este estudo avaliou dois indicadores marinhos de paleotemperatura: o índice de insaturação de alquenonas (UK\'37), e a razão Mg/Ca em testas de foraminíferos planctônicos de diferentes espécies e frações de tamanho (G. ruber pink; G. ruber white senso stricto e senso lato; entre 250 - 300 μm e 300 - 355 μm; G. truncatulinoides (d) encrustadas e não-encrustadas, entre 380 - 620 μm; e G. inflata 300 - 425 μm). As amostras são provenientes da plataforma externa e quebra da plataforma do Embaiamento de São Paulo (22°S a 27°S). Os indicadores foram transformados em TSM e então comparados com as temperaturas obtidas por meio do World Ocean Atlas e de imagens de satélite. O primeiro capítulo apresenta os dados de UK\'37 e a aplicabilidade de três equações de paleotemperatura. O segundo capítulo apresenta dados da razão Mg/Ca como indicador de TSM e condições de massa d\'água após a aplicação das equações de conversão. O UK\'37 apresenta influência do outono em 0 m de profundidade em seus registros, e a mais recente equação Bayspline resulta em médias de TSM mais similares com as condições atuais, principalmente quando comparado com a média anual de TSM (p-valor de 0.81, n = 47, ΔSST de -0.03°C ± 0.27), já as equações lineares mais conhecidas resultam em TSM mais parecidas com condições de outono. No geral, em regiões com pouca variação de TSM (∼1.5 °C), o UK\'37 responde em uma relação exponencial com a temperatura. A razão Mg/Ca em testas de foraminíferos planctônicos, quando convertidas em TSM, resultam em médias similares com as condições atuais de temperatura. Os nossos dados sugerem que as equações específicas para cada espécie (SS) e as equações gerais (GE) resultam em diferentes médias de TSM para cada espécie/fração de tamanho. Todas as espécies de superfície respondem bem com as temperaturas em 0 metros de profundidade. A G. ruber (p) responde bem à equação SS, onde a menor e a maior fração de tamanho resulta em médias similares às TSM anuais e de outono, respectivamente (p-valor de 0.81 e 0.71, n = 23); a menor fração de tamanho da espécie G. ruber (w) s.s. resulta em médias similares às TSM de verão com a equação GE (p-valor de 0.21, n = 7), enquanto a maior fração de tamanho resulta em TSM anual (p-valor de 0.86, n = 13). A maior fração de tamanho da espécie G. ruber (w) s.l. resulta em médias significativas quando comparadas com TSM de outono e de verão (p-valor de 0.21 para ambas, n = 16). Os registros geoquímicos das espécies de subsuperfície, como a G. inflata e a G. truncatulinoides (d) encrustada registram a subida da ACAS para a superfície na área de estudo, calcificando em 10 e 20 metros de profundidade, respectivamente (p-valor de 0.89, n = 10 e de 0.06, n = 14, respectivamente), enquanto a G. truncatulinoides (d) não-encrustada aparenta registrar as condições anuais de temperatura em profundidades mais próximas da ACAS, com médias um pouco mais elevadas que as duas espécies de subsuperfície (p-valor de 0.06, n = 16). Este é o primeiro estudo que relata as razões Mg/Ca em diferentes espécies de foraminíferos planctônicos no ESP. Esta validação auxiliará a aprimorar futuras estimações de TSM com este indicador.

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.

Análises sedimentológicas e geoquímicas realizadas no registro sedimentar GeoB 16204-2 (01°9.75\'S, 42°20.30\'O, 1210 m de profundidade) permitiram reconhecer três períodos com diferentes configurações paleoceanográficas e paleoclimáticas ao longo dos últimos 8100 anos para margem equatorial brasileira. O primeiro período (8100 - 5000 anos cal A.P.) foi caracterizado por condições hidrodinâmicas mais intensas, menor influência marinha e maior aporte continental, constatados por menores valores de sortable silt, maior porcentagem da fração areia, menores conteúdos de CaCO3 e maiores valores das razões de Ti/Ca e Fe/Ca. O segundo período (5000 - 2500 anos cal A.P.) apresentou maiores flutuações na intensidade das correntes de fundo e diminuição do aporte continental indicados por variações do sortable silt, moda não definida na distribuição dos tamanhos das partículas (PSD) e tendência decrescente das razões Ti/Ca e Fe/Ca. O terceiro período (2500 anos cal A.P. - presente), prevaleceram condições hidrodinâmicas menos intensas e menor aporte continental sinalizados por moda do PSD próximo a 7 Φ e menores valores das razões Fe/Ca e Ti/Ca. Ao longo dos 8100 anos ocorreu uma desintensificação da corrente de fundo, provavelmente associado a um enfraquecimento da célula de revolvimento meridional do Atlântico (AMOC) e também à migração em direção sul da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT). A migração da ZCIT além de influenciar as correntes oceânicas também contribuiu para mudanças das configurações atmosféricas favorecendo condições mais secas na região de estudo durante o Holoceno Tardio. Estimativas de temperatura e salinidade da superfície do mar revelam pouca variação nos últimos 5.000 anos, com valores próximos aos da média climatológicos atuais, 26,4°C e 36,5. / Sedimentological and geochemical analyzes on sedimentary record GeoB 16204-2 (01°9.75 \'S, 42°20:30\'W, 1210 m depth) allowed to recognize three periods with different paleoceanographic settings and paleoclimatic over the last 8100 years for the Brazilian equatorial margin . The first period (8100 - 5000 cal yr BP) was characterized by more intense hydrodynamic conditions, lower marine influence and greater continental contribution, evidenced by lower values of sortable silt, higher percentage of sand fraction, lower CaCO3 content and higher values of the Ti / Ca and Fe / Ca ratios. The second period (5000 - 2500 cal yr BP) showed greater fluctuations in the intensity of bottom currents and decreased continental contribution indicated by variations of sortable silt, poorly defined mode in the particle size distribution (PSD) and decrease trend of the Ti / Ca and Fe / Ca ratios. The third period (2500 cal yr BP - present), was dominated by less intense hydrodynamic conditions and less continental contribution indicated by for mode PSD about 7 Φ and lower values of Fe/Ca and Ti/Ca ratios. Over the 8100 years there has been a weakening of North Brazilian Current, probably associated with a weakening of the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) and also the southward migration of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ). Besides influencing ocean currents the migration of the ITCZ also contributed to changes atmospheric conditions, favoring drier conditions in the study area during the Late Holocene. Sea surface temperature ans salinity show little change in the last 5000 years, with values close to the current climatological average, 26.4 ° C and 36.5.

Análises sedimentológicas e geoquímicas realizadas no registro sedimentar GeoB 16204-2 (01°9.75\'S, 42°20.30\'O, 1210 m de profundidade) permitiram reconhecer três períodos com diferentes configurações paleoceanográficas e paleoclimáticas ao longo dos últimos 8100 anos para margem equatorial brasileira. O primeiro período (8100 - 5000 anos cal A.P.) foi caracterizado por condições hidrodinâmicas mais intensas, menor influência marinha e maior aporte continental, constatados por menores valores de sortable silt, maior porcentagem da fração areia, menores conteúdos de CaCO3 e maiores valores das razões de Ti/Ca e Fe/Ca. O segundo período (5000 - 2500 anos cal A.P.) apresentou maiores flutuações na intensidade das correntes de fundo e diminuição do aporte continental indicados por variações do sortable silt, moda não definida na distribuição dos tamanhos das partículas (PSD) e tendência decrescente das razões Ti/Ca e Fe/Ca. O terceiro período (2500 anos cal A.P. - presente), prevaleceram condições hidrodinâmicas menos intensas e menor aporte continental sinalizados por moda do PSD próximo a 7 Φ e menores valores das razões Fe/Ca e Ti/Ca. Ao longo dos 8100 anos ocorreu uma desintensificação da corrente de fundo, provavelmente associado a um enfraquecimento da célula de revolvimento meridional do Atlântico (AMOC) e também à migração em direção sul da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT). A migração da ZCIT além de influenciar as correntes oceânicas também contribuiu para mudanças das configurações atmosféricas favorecendo condições mais secas na região de estudo durante o Holoceno Tardio. Estimativas de temperatura e salinidade da superfície do mar revelam pouca variação nos últimos 5.000 anos, com valores próximos aos da média climatológicos atuais, 26,4°C e 36,5. / Sedimentological and geochemical analyzes on sedimentary record GeoB 16204-2 (01°9.75 \'S, 42°20:30\'W, 1210 m depth) allowed to recognize three periods with different paleoceanographic settings and paleoclimatic over the last 8100 years for the Brazilian equatorial margin . The first period (8100 - 5000 cal yr BP) was characterized by more intense hydrodynamic conditions, lower marine influence and greater continental contribution, evidenced by lower values of sortable silt, higher percentage of sand fraction, lower CaCO3 content and higher values of the Ti / Ca and Fe / Ca ratios. The second period (5000 - 2500 cal yr BP) showed greater fluctuations in the intensity of bottom currents and decreased continental contribution indicated by variations of sortable silt, poorly defined mode in the particle size distribution (PSD) and decrease trend of the Ti / Ca and Fe / Ca ratios. The third period (2500 cal yr BP - present), was dominated by less intense hydrodynamic conditions and less continental contribution indicated by for mode PSD about 7 Φ and lower values of Fe/Ca and Ti/Ca ratios. Over the 8100 years there has been a weakening of North Brazilian Current, probably associated with a weakening of the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) and also the southward migration of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ). Besides influencing ocean currents the migration of the ITCZ also contributed to changes atmospheric conditions, favoring drier conditions in the study area during the Late Holocene. Sea surface temperature ans salinity show little change in the last 5000 years, with values close to the current climatological average, 26.4 ° C and 36.5.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-27T14:22:18Z No. of bitstreams: 1 Dissertac...pdf: 4004750 bytes, checksum: c28f16763d698bcdf286109327f4a3a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-27T14:22:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertac...pdf: 4004750 bytes, checksum: c28f16763d698bcdf286109327f4a3a0 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / A porção equatorial Oeste do Atlântico Sul é uma região-chave para o estudo das variabilidades climáticas, já que esta área é a principal saída de calor e sal para as altas latitudes do hemisfério norte através da Corrente Norte do Brasil. Esta transferência inter-hemisférica é um dos fatores cruciais para o funcionamento da circulação termohalina no oceano Atlântico, conhecida como Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). Baseado nisto, o objetivo deste trabalho é apresentar uma reconstrução da temperatura da superfície do mar (TSM) ao longo dos últimos 40.000 anos, em um intervalo que engloba o Ultimo Máximo Glacial (UMG) e o Holoceno. Para isto, foram empregados três testemunho sedimentares recuperados na margem Nordeste do Brasil. Dois destes testemunhos (MC 17/2 e MC 11/1) tiveram sua cronologia combinada, para juntos formarem um registro único do Holoceno. O terceiro testemunho (MC 10/3) enfoca o UMG e a fase de degelo até o início do Holoceno. Como proxies para a reconstrução paleoceanográfica da TSM foram empregados o isótopo estável de oxigênio (δ18Oc) do foraminífero planctônico Globigerinoides ruber (branco 250 – 300 μm), a Técnica do Análogo Moderno (TAM) e a análise faunística da assembleia de foraminíferos planctônicos na fração 150 μm. Os resultados para o UMG mostram a existência de dois cenários distintos que se separam em 21 k anos AP. Antes desta data condições mais frias na ordem de 2 ºC existiram na região, como ficou evidenciado pelos valores mais positivos do δ18Oc, pelas menores TSM reconstruídas pela TAM e pela maior abundância de foraminíferos planctônicos relacionados a produtividade e profundidade, como Globigerina glutinata, Neogloboquadrina dutertrei, Globorotalia truncatulinoides (dextral e sinistral) e Globorotalia inflata. Após 21 k anos AP uma forte transição ocorre no δ18Oc e na abundância absoluta de foraminíferos planctônicos, indicando a entrada de condições mais quentes na região, principalmente durante o evento Heinrich 1 (H1) e o Younger Dryas (YD). Este intervalo, que inclui a fase de degelo e parte do Holoceno é marcado pela redução das espécies relacionada a produtividade e profundidade e pelo aumento das espécies de águas quentes e superficiais. O retorno da espécie Globorotalia menardii em 21 k anos AP pode indicar a reativação do transporte de águas quentes do Oceano Índico para o Atlântico Sul realizado pela Corrente das Agulhas durante a fase de degelo. Os dados apresentados aqui demonstram que o Atlântico equatorial Oeste responde a entrada de água doce no Atlântico Norte e ao transporte de águas quentes via Corrente das Agulhas, e que o balanço destes dois fatores foi crucial para o retorno da AMOC no fim do UMG. Os resultados para o Holoceno mostraram que a região vem sofrendo um aumento progressivo da TSM da ordem de 1 ºC principalmente após o Holoceno médio, onde alterações nos padrões orbitais podem ter modificado a distribuição da energia solar no planeta. Análises espectrais sobre os dados mostram uma série de periodicidade quase cíclicas centradas em 4.1 – 3.8 kyr, 1.5 – 1.0 kyr, ~ 700 yr, 570 – 560 yr, ~ 390 yr, ~350 yr e ~ 330 yr e podem refletir a ação de forçantes climáticas externa (variabilidade solar) e internas (sistema oceano-atmosfera) transmitidas pela circulação termohalina globalmente. / The western equatorial Atlantic is a key region for the study of climate variability, as this area is the main source of heat and salt toward high latitudes of northern Atlantic through the North Brazil Current. This interhemispheric transfer is one of the crucial factors for the thermohaline circulation in the Atlantic Ocean, known as Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). Based on this, the aim of this work is to show a reconstruction of sea surface temperature (SST) over the last 40,000 years, into a range that comprises the Last Glacial Maximum (LGM) and Holocene. For this, we used three sedimentary records recovered in Northeast Brazilian margin. Two of these records (MC 17/2 e MC 11/1) were combined to generate a single record of Holocene. The last record comprises the LGM until the early Holocene. As proxies for the reconstruction of SST were employed the oxygen stable isotope (δ18Oc) of planktonic foraminifera Globigerinoides ruber (white 250 – 300 μm), the Modern Analogue Technique (MAT) and the assemblage of planktonic foraminifera in the size-fraction of 150 μm. The results for the LGM showed the existence of two different scenarios that were separated at 21 kyr BP. The heavier oxygen values recorded prior to 21 kyr BP demonstrated that the Last Glacial Maximum was up to 2ºC colder than Holocene. After 21 kyr BP, a strong shift to lighter values indicated the onset of warmer conditions during deglacial, especially during Heinrich event 1 and the Younger Dryas. The planktonic foraminifera assemblage as species related to productive or deep waters confirmed the conditions indicated by the oxygen composition; i.e., Globigerinita glutinata, Neogloboquadrina dutertrei, Globorotalia truncatulinoides (left and right coiling) and Globorotalia inflata were more abundant prior to 21 kyr BP. With the increase in the sea surface temperature after 21 kyr BP, the abundance of these species was reduced, particularly for G. glutinata and G. inflata, and the abundance of species found in warmer waters increased, especially for Globigerinella siphonifera. The species Globorotalia menardii, which was absent in the Last Glacial Maximum, reappeared after 21 kyr BP, which may have been a response to the Agulhas Leakage that released warmer waters into the South Atlantic at the beginning of deglacial. The data presented here indicate that the western equatorial Atlantic responded to the meltwater pulse at high latitudes of the northern Atlantic and to warm waters from the Indian Ocean. The balance between these two factors was crucial to the development of the Atlantic Meridional Overturning Circulation at the end of the LGM. The results of Holocene showed that the region has suffered a gradual increase in SST of around 1 ºC, mainly after the mid-Holocene, where changes orbital patterns may have changed the distribution of solar energy on the planet. Spectral analyzes on the data demonstrated a series of periodicities centered at 4.1 – 3.8 kyr, 1.5 – 1.0 kyr, ~ 700 yr, 570 – 560 yr, ~ 390 yr, ~350 yr e ~ 330 yr and can be related of climate forcing transmitted globally by the thermohaline circulation.

Aquesta Tesi Doctoral està centrada en la reconstrucció de les condicions climàtiques del passat a la conca occidental del Mediterrani, i més concretament en l’estudi de l’efecte de la variabilitat climàtica d’escala orbital i mil•lenària sobre les condicions oceanogràfiques de la conca. El treball es basa en l’anàlisi i interpretació de dades de indicadors sedimentològics, com ara la mida de gra i la composició elemental dels sediments, d’on s’ha obtingut informació sobre els canvis en les aportacions terrígenes induïts per la variabilitat climàtica i oceanogràfica de la conca, reflectida en canvis del nivell del mar o de la circulació termohalina. Hom ha pogut investigar els canvis del nivell del mar associats als cicles glacials mitjançant l’estudi de les variacions en la mida de gra de les partícules sedimentàries i en la composició elemental d’un testimoni del marge progradant del Golf de Lleó. Les variacions eustàtiques del nivell del mar han determinat l’apilament d’unitats sedimentaries regressives en el talús superior amb una ciclicitat de 100 ka. Els canvis en el nivell del mar han modulat la sedimentació en el marge, la qual va oscil•lar entre aportacions principalment fluvials durant els períodes glacials coincidint amb nivells del mar baixos, i aportacions degudes a la reactivació de processos erosius a la plataforma continental com les Cascades d’Aigües Denses de Plataforma durant les èpoques amb nivell del mar alt corresponents als períodes interglacials. L’estudi de l’Estadi Isotòpic Marí 3, entre 65 i 20 ka, caracteritzat per condicions climàtiques fluctuants de escala mil•lenària, ens hauria d’ajudar a entendre com el clima es comporta sota condicions canviants ràpides i per lo tant pot ser clau per entendre millor el ràpid canvi climàtic induït per l’ésser humà. Les variacions de la mida de gra durant aquest període en el marge del Golf de Lleó han revelat per primera vegada l’existència d’oscil•lacions del nivell del mar d’escala mil•lenària associades a la variabilitat climàtica dels cicles de Dansgaard-Oeschger observats a l’Atlàntic Nord. Nivells del mar relativament alts s’associen a les fases càlides dels cicles de Dansgaard-Oeschger. Aquests resultats mostren una ràpida resposta dels casquets polars a la variabilitat climàtica ràpida del darrer període glacial. Resta per identificar, però, amb precisió el inici d’aquestes pujades del nivell del mar i la seva amplitud. La circulació termohalina del Mediterrani occidental també s’ha vist afectada per les oscil•lacions climàtiques dels cicles de Dansgaard-Oeschger durant l’Estadi Isotòpic Marí 3. Els resultats confirmen que la circulació profunda del Mediterrani occidental funcionà de manera asincrònica respecte a la Circulació de Retorn de l’Atlàntic Nord durant els cicles de Dansgaard-Oeschger. Aquest fet posa de manifest la rapidesa en la transmissió de la variabilitat climàtica entre latituds altes i intermèdies, probablement induïda per un mecanisme de teleconnexió atmosfèrica similar a l’actual Oscil•lació de l’Atlàntic Nord. Tot i així, la circulació profunda del Mediterrani occidental també fou modulada per canvis en la hidrologia de la conca. A l’Holocè hom ha identificat igualment una sèrie d’esdeveniments de curta durada de intensificació de la circulació termohalina, els quals mostren una ciclicitat d’uns 1000 anys. Hom ha pogut correlacionar aquest esdeveniments amb altres observats a l’Atlàntic Nord i en altres regions del planeta, fet que confirma que les reorganitzacions ràpides del sistema climàtic són també comuns en els períodes interglacials. / This PhD Thesis focuses on the reconstruction of past climatic conditions in the Western Mediterranean Basin, and more precisely on the study of the impact of climate variability at orbital and millennial time scales over oceanographic conditions. The work relies on the study of sedimentological proxies like grain-size and elemental geochemical composition of the sediments for unravelling the changes in terrigenous supplies led by oscillations in climate and oceanographic conditions, namely sea level fluctuations and changes in the termohaline circulation of the Western Mediterranean Sea. Sea level changes associated with glacial cycles have been investigated by analysing the oscillations in grain-size and geochemical composition of the sediment records from the progradational Gulf of Lion margin. Eustatic sea level oscillations have determined stacking of regressive progradational units in the upper slope following a 100 kyr cyclicity. Sea level fluctuations have modulated sediment accumulation over this margin, with a succession of periods dominated by high fluvial supplies, and periods characterized by the reactivation of erosive processes in the continental shelf such as Dense Shelf Water Cascading during glacial lowstands and interglacial highstands, respectively. The study of climate variability during Marine Isotope Stage 3, between 65 and 20 ka, characterized by rapid climate fluctuations of millennial time scales, may help us to understand how the climate behaves when undergoing rapid changes and therefore might also further increase our understanding of rapid, anthropogenic climate change. The high-resolution study of grain-size oscillations during Marine Isotopic Stage 3 in the Gulf of Lion margin has shown by the first time the occurrence of millennial scale sea level fluctuations associated with climate variability during the Dansgaard-Oeschger cycles identified in the North Atlantic region. Relative high sea level has been observed to occur during warm interstadials of the Dansgaard-Oeschger cycles. These results point to a rapid response of the ice sheets to climate variability during the last glacial period. However, the precise timing and the amplitude of these millennial-scale sea level rises are still to be determined. The termohaline circulation of the Western Mediterranean Sea has been affected by Dansgaard-Oeschger climate oscillations during Marine Isotopic Stage 3 too, as determined by the study carried out in the IMAGES core MD99-2343 offshore Minorca island. Our results show that during Dansgaard-Oeschger cycles the circulation of deep-water masses in the Western Mediterranean was not synchronized with the Atlantic Meridional Overturning Circulation. This confirms the rapid transmission of climate variability between high and mid-latitudes, likely induced by an atmospheric mechanism similar to the present-day North Atlantic Oscillation. Hydrological oscillations within the basin further modulated the termohaline circulation in the Western Mediterranean Sea. During the Holocene a series of short-lived events of enhanced deep-water circulation have been identified to occur with a cyclicity close to 1000 yr, which have been correlated to relatively cold periods recently recognized from the North Atlantic region and in other regions of the world. These results confirm that rapid reorganizations of the climate system usually ascribed to glacial stages are also a common feature during interglacial periods.

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 objetivo do presente estudo é avaliar o uso associado dos proxies ?18O e Mg/Ca obtidos em testas de foraminíferos. Para alcançar tal objetivo foram realizadas análises de ?18O e Elemento/Ca em amostras de foraminíferos planctônicos (G. ruber e G. sacculifer) e bentônicos (Cibicidoides spp., C. corpulentus, Uvigerina spp. e H. elegans) de dois testemunhos do Atlântico Sul. Os resultados demonstraram que apesar dos proxies ?18O e Mg/Ca apresentarem perfis distintos em relação às espécies os mesmos se correlacionam de forma apropriada, sendo possível estimar a temperatura e os sinais de ?18OSW e ?18OLocal a partir dos mesmos. A partir dos dados de temperatura estimados com base em Mg/Ca foi possível identificar uma anomalia negativa das águas superficias entre o LGM e o HL de -1,5 ± 0,2 °C, enquanto que nas águas profundas observou-se uma anomali positiva de 1,7 ± 0,4 °C para o mesmo período. Os dados de ?18OSW estimados com base nos dados de temperatura e ?18O indicaram uma oscilação de 1,0 ± 0,1 ? e 2,0 ± 0,2 ? para as espécies planctônicas e bentônicas durante o LGM e o HL. Segundo o valor esperado para a variação do volume de gelo (~1,2 ?) há uma oscilação muito baixa da salinidade nas águas superficias da região de estudo, em contraste com uma oscilação bem marcada da salinidade nas águas de fundo. As estimativas de ?18OLocal indicaram uma oscilação entre o LGM e o HL muito pequena da salinidade (~0,1 ?) nas águas superficiais, com uma oscilação maior nas águas de fundo (1,0 ± 0,3 ?). O aumento da salinidade das águas de fundo durante o LGM corrobora a anomalia positiva da temperatura observada neste estudo, visto que, para a ocorrência da mesma, é necessário que a densidade das águas de fundo seja suficiente para manter a estratificação da coluna de água. / The goal of this study is to evaluate the associated use of the proxies ?18O and Mg/Ca, both analyzed in foraminifera tests. ?18O and trace metals analyses were performed in order to achieve this purpose on samples of planktonic (G. ruber and G. sacculifer) and benthic (Cibicidoides spp., C. corpulentus, Uvigerina spp. and H. elegans) species of foraminifera from two cores from South Atlantic. Despite of the fact that the proxies used on this study present distinct fits within the species they correlate very well, being possible to estimate the values of temperature, ?18OSW and ?18OLocal. Based on the temperature estimated by Mg/Ca it was possible to identify a negative anomaly of -1,5 ± 0,2 °C between the LGM and HL, meanwhile a positive anomaly of 1,7 ± 0,4 °C was observed in the deep waters for the same period. The ?18OSW data estimated by temperature and ?18O indicate an oscilation of 1,0 ± 0,1 ? and 2,0 ± 0,2 ? for planktonic and benthic species between the LGM and the HL. Based on the literature value for the ice volume signal (~1,2 ?) the superficial waters of the study area indicated a very low salinity oscilation, opposite to the high salinity oscillation in the deep waters. The ?18OLocal estimatives exhibited a very weak salinity oscillation between LGM and HL in the superficial waters (~0,1 ?), providing a much more strong oscilation in the deep waters (1,0 ± 0,3 ?). The salinity increase during the LGM in the deep waters establish the validity of the positive temperature anomaly observed in this study, since the density of the deep water needs to be adequate to maintain the water column stratification.