Esta dissertação examinou a influência das variações sazonais e interanuais da temperatura do ar em superfície da baia do Almirantado (BA) e da cobertura do gelo marinho (em diversas escalas de tempo e área geográfica), como fenômenos controladores da demografia das três espécies simpátricas de pinguins (Pygoscelis adeliae, P. antarctica e P. papua), que nidificaram na costa oeste da BA, ilha Rei George, Península Antártica, entre 1979 e 2004. Sete classes de variáveis (temperatura média do ar em superfície na BA, qualidade do gelo marinho na BA, Índice Oceânico Niño e as médias da área, anomalia da área, extensão e anomalia da extensão de gelo marinho) estruturaram sessenta e duas series históricas de variáveis independentes (VI). O Coeficiente de Determinação (r2 > 0,1) e a ANOVA (p < 0,05 e < 0,1) determinaram os valores de significância para o modelo estatístico. A variável biológica número de pares de pinguins, de cada espécie, foi extraída de Hinke et al. (2007), oferecendo a variável dependente do modelo. Área média e a anomalia da área média de gelo marinho compõem quatorze VIs (53%) do total de VIs significativas. As áreas de abrangência do fenômeno mais representadas nas VIs foram o total de gelo antártico (quatorze, 53%) e no setor dos mares de Bellingshausen e Amundsen (oito, 31%). O trimestre agosto-setembrooutubro (ASO) detêm oito VIs (p < 0,1). P. adeliae e P. papua detém todas as VIs mais significativas (p < 0,05). O total de VIs por espécie foi doze para P. papua (46%), oito para P. adeliae (30%) e seis para P. antarctica (23%). P. adeliae demonstra correlações significativas inversamente proporcionais com a anomalia da área média anual (p = 0,02); área média anual, extensão média anual e a anomalia da extensão média de gelo marinho para o total antártico (p < 0,05). P. antarctica mostra correlações diretas com a área média; anomalia da área média de ASO de gelo marinho para o setor do mar de Weddell (p = 0,06). P. papua apresentou correlações significativas diretas com a área e anomalia da área média anual de gelo marinho (p = 0,02); a extensão média anual de gelo marinho e ASO no setor dos mares de Bellingshausen e Amundsen (p = 0,04). O conjunto dos resultados corrobora com a literatura corrente para a Península Antártica, que caracteriza dois setores ecossistêmicos distintos do Oceano Austral: a costa oeste (incluindo as áreas marinhas e costeiras, produtivas do setor dos mares de Bellingshausen e Amundsen) e a costa leste, onde a produtividade biológica é associada à extensão do gelo marinho e as plataformas de gelo do mar de Weddell. Contudo, as duas áreas marinhas são condicionadas pela variabilidade da mistura das camadas superficiais da massa d’água e pelo regime sazonal marcado dos extremos da radiação solar incidente. Conclui-se que o período de inverno (estreitamente associado com a disponibilidade de krill antártico) exerce um controle determinante sobre as histórias demográficas das três espécies de Pygoscelidae, na baia do Almirantado. Sugerindo, por sua vez, que os pinguins na região das ilhas Shetland do Sul podem estar sob pressão crescente da limitação na disponibilidade de krill antártico, devido ao quadro de mudanças ambientais observados na região da Península Antártica. Neste sentido, na BA, os números de pares decrescentes de P. adeliae e P. antartica demonstram dependência com a variabilidade das médias anual e ASO do gelo marinho observado ao redor da Antártica. Já, os números crescentes de P. papua apresentam dependência com a variabilidade da média anual do gelo marinho, observado no setor dos mares de Bellingshausen e Amundsen. / This work examines the seasonal and interanual influences of surface air temperature over Admiralty Bay (AD) and sea ice (at different time scales and geographic ranges) as agents controlling the demography of three sympatric species of breeding penguins (Pygoscelis adeliae, P. antarctica e P. papua), on the Western Shore of Admiralty Bay, King George island, between 1979 and 2004. Seven classes of variables (average surface temperature and quality of sea ice in Admiralty Bay, Oceanic Niño Index, sea ice area, area anomaly, extension and extension anomaly) were used to produce sixty-two independent variables (IV). the Determination Coefficient (r2 > 0.1) and ANOVA (p < 0.05 and < 0.1) determined the significance for the statistical model. The dependant variable for the model: number of breeding pairs, for each species was extracted from Hinke et al. (2007). Sea ice average area and its anomaly accounted for fourteen significant IVs (53%). The most represented ranges for the phenomena were fourteen IVs (53%) for the total of sea ice around Antarctica and eight IVs (31%) for the Bellingshausen and Amundsen seas sector. The trimester August-September-October (ASO) offered eight IVs (p < 0.1). P. adeliae and P. papua sustained all the most significant IVs (p < 0.05). The Total IVs per species offered twelve for P. papua (46%), eight for P. adeliae (30%) and six for P. antarctica (23%). P. adeliae presented inversely proportional correlations with average area anomaly (p = 0.02); average area, average extension and average extension anomaly for the annual Total sea ice around Antarctica (p < 0.05). P. antarctica presented direct correlations with area and area anomaly of ASO sea ice averages for the Weddell Sea sector (p = 0.06). P. papua presented direct significant correlations with area and area anomaly (p = 0.02) and extension (p = 0.04) annual and ASO averages for sea ice in the Bellingshausen and Amundsen seas sector. These results agree with the current literature for the Antarctic Peninsula, that characterizes two distinct Southern Ocean ecosystems: the Western Coast (including the rich marine and coastal areas of Bellingshausen and Amundsen Seas sector) and the East Coast, where the biological productivity is associated to sea ice extension and Weddell Sea and ice shelf sector. The marine areas of both are conditioned by the variability of the upper layer water mass mixture and the extremes of the solar radiation seasonal regime. The conclusion is that the winter period (closely associated to the availability of Antarctic krill) determines a control on the demographic histories of all three Pygoscelidae species, in Admiralty Bay. In turn, suggesting that these birds could be under a growing pressure in the South Shetland Island region, due to the limitation in krill availability, related to environmental change that has been observed in the Antarctic Peninsula. In Admiralty Bay, the decreasing numbers of P. adeliae and P. antartica show to be dependent on the annual and ASO averages of sea ice observed around Antarctica. Conversely, the increasing numbers of P. papua correlate with annual averages of sea ice variability observed in the Bellingshausen e Amundsen seas sector.

Esta tese investiga a dinâmica glacial e proglacial relacionada aos processos de retração na enseada Martel, baía do Almirantado, ilha Rei George. Dados geomorfológicos, morfométricos, hidrológicos e obtidos por Geofísica, Sensoriamento Remoto e Sistema de Informações Geográficas revelam o comportamento da dinâmica glacial e sedimentar das geleiras em resposta às variações climáticas. O modelo de reconstrução dos processos de retração das geleiras mostra que a área total com cobertura glacial perdeu aproximadamente 13,2% de sua área original no período entre 1979 e 2011 (total de 50,3 km²). As geleiras Dobrowolski, Wanda, Dragão e Professor, na enseada Martel, apresentaram as maiores perdas anuais (até 75 m²a-1). Com o processo de retração glacial ocorrem mudanças ambientais perceptíveis, por exemplo, na dinâmica sedimentar da área de estudo. A geleira Wanda mostra uma significativa descarga de sedimentos em suspensão (19,4 x 10-3 kg s-1) para o ambiente glacimarinho. Dados de GPR (Ground Penetration Radar) (100 MHz) possibilitaram inferir informações sobre a estrutura interna, desenvolvimento do sistema de drenagem e condições de estocagem hídrica líquida na geleira Wanda. A forte presença de difrações nos perfis de GPR é atribuída à presença de canais subglaciais, englaciais e supraglaciais e mostram que a geleira possua regime termal temperado. Como resultado do processo de retração glacial, há a formação de um ambiente de deglaciação com a exposição de várias geoformas erosivas e deposicionais landforms (vales em forma de U, morainas laterais e frontais, flutings, aretês, bancos morâinicos). Esta tese apresenta o mapeamento geomorfológico, Modelo Digital de Elevação (resolução de 0,7 m), mapas morfométricos e perfis topográficos para a área de estudo. A aplicação de filtros específicos em imagens COSMO-SkyMed com diferentes polarizações (VV e HH) relevou-se com potencial na aplicação no reconhecimento de feições geomorfológicas glaciais e para o monitoramento de processos paraglaciais. O mapeamento da distribuição espacial das geoformas glaciais foi relevante para inferir a extensão, padrão do fluxo de gelo e dinâmica glacial (direção do fluxo de gelo e condições termais basais) nas geleiras da baía do Almirantado. Foram observadas recentes alterações ambientais na área deglaciarizada, como a ocorrência de atividade paraglacial (como processos de fluxo de detritos). / This thesis investigates the glacial and proglacial dynamics related to glacier retreat processes in Martel Inlet, Admiralty Bay, King George Island (KGI). Geomorphic, hydrological, geophysics, Remote Sensing and Geographic Information System data sets reveal the local glacial and sedimentary dynamics as a reflection of the climate variability. A reconstruction map of past glacial extension indicates that glaciers lost nearly 13.2% of its area from 1979 to 2011 (50.3 km² total). Dobrowolski, Wanda, Dragon and Professor glaciers, in Martel Inlet, presented the highest annual losses (up to 75 m² a-1). Retreat processes generated perceptive environmental changes, for example sedimentary dynamics in the study area. The Wanda Glacier shows significantly suspended sediment discharge for a glaciomarine environment (19.4 x 10-3 kg s-1). GPR (Ground Penetration Radar) data (100 MHz) provided information about internal structure, drainage system development and liquid water storage in the Wanda Glacier. The strong scattering of the radio waves are attributed to supraglacial, englacial and subglacial meltwater channels and constitutes further evidence that the ice in the ablation area of this glacier is temperate. As a consequence of the general glacier retreat, large glaciarized areas became ice-free, exposing glacially eroded and deposits landforms (U shaped valleys, lateral and end moraines, flutings, aretes, morainal bank). This work presents a geomorphologic mapping, Digital Elevation Model (DEM) (0.7 m of the resolution), morphometric maps and topographic profiles for the study area. The application of several filters in COSMO-SkyMed images, at HH and VV polarizations, was suitable for recognizing glacial geomorphological features and monitoring of paraglacial processes. A spatial distribution mapping of glacial landforms is important to infer about glaciarized former areas, ice retreat pattern and glacial dynamics (e.g. ice flow direction and basal thermal conditions) of the Admiralty Bay glaciers. Recent environmental changes are also observed in deglaciated areas as paraglacial activities (e.g. flow debris).

Esta tese investiga a dinâmica glacial e proglacial relacionada aos processos de retração na enseada Martel, baía do Almirantado, ilha Rei George. Dados geomorfológicos, morfométricos, hidrológicos e obtidos por Geofísica, Sensoriamento Remoto e Sistema de Informações Geográficas revelam o comportamento da dinâmica glacial e sedimentar das geleiras em resposta às variações climáticas. O modelo de reconstrução dos processos de retração das geleiras mostra que a área total com cobertura glacial perdeu aproximadamente 13,2% de sua área original no período entre 1979 e 2011 (total de 50,3 km²). As geleiras Dobrowolski, Wanda, Dragão e Professor, na enseada Martel, apresentaram as maiores perdas anuais (até 75 m²a-1). Com o processo de retração glacial ocorrem mudanças ambientais perceptíveis, por exemplo, na dinâmica sedimentar da área de estudo. A geleira Wanda mostra uma significativa descarga de sedimentos em suspensão (19,4 x 10-3 kg s-1) para o ambiente glacimarinho. Dados de GPR (Ground Penetration Radar) (100 MHz) possibilitaram inferir informações sobre a estrutura interna, desenvolvimento do sistema de drenagem e condições de estocagem hídrica líquida na geleira Wanda. A forte presença de difrações nos perfis de GPR é atribuída à presença de canais subglaciais, englaciais e supraglaciais e mostram que a geleira possua regime termal temperado. Como resultado do processo de retração glacial, há a formação de um ambiente de deglaciação com a exposição de várias geoformas erosivas e deposicionais landforms (vales em forma de U, morainas laterais e frontais, flutings, aretês, bancos morâinicos). Esta tese apresenta o mapeamento geomorfológico, Modelo Digital de Elevação (resolução de 0,7 m), mapas morfométricos e perfis topográficos para a área de estudo. A aplicação de filtros específicos em imagens COSMO-SkyMed com diferentes polarizações (VV e HH) relevou-se com potencial na aplicação no reconhecimento de feições geomorfológicas glaciais e para o monitoramento de processos paraglaciais. O mapeamento da distribuição espacial das geoformas glaciais foi relevante para inferir a extensão, padrão do fluxo de gelo e dinâmica glacial (direção do fluxo de gelo e condições termais basais) nas geleiras da baía do Almirantado. Foram observadas recentes alterações ambientais na área deglaciarizada, como a ocorrência de atividade paraglacial (como processos de fluxo de detritos). / This thesis investigates the glacial and proglacial dynamics related to glacier retreat processes in Martel Inlet, Admiralty Bay, King George Island (KGI). Geomorphic, hydrological, geophysics, Remote Sensing and Geographic Information System data sets reveal the local glacial and sedimentary dynamics as a reflection of the climate variability. A reconstruction map of past glacial extension indicates that glaciers lost nearly 13.2% of its area from 1979 to 2011 (50.3 km² total). Dobrowolski, Wanda, Dragon and Professor glaciers, in Martel Inlet, presented the highest annual losses (up to 75 m² a-1). Retreat processes generated perceptive environmental changes, for example sedimentary dynamics in the study area. The Wanda Glacier shows significantly suspended sediment discharge for a glaciomarine environment (19.4 x 10-3 kg s-1). GPR (Ground Penetration Radar) data (100 MHz) provided information about internal structure, drainage system development and liquid water storage in the Wanda Glacier. The strong scattering of the radio waves are attributed to supraglacial, englacial and subglacial meltwater channels and constitutes further evidence that the ice in the ablation area of this glacier is temperate. As a consequence of the general glacier retreat, large glaciarized areas became ice-free, exposing glacially eroded and deposits landforms (U shaped valleys, lateral and end moraines, flutings, aretes, morainal bank). This work presents a geomorphologic mapping, Digital Elevation Model (DEM) (0.7 m of the resolution), morphometric maps and topographic profiles for the study area. The application of several filters in COSMO-SkyMed images, at HH and VV polarizations, was suitable for recognizing glacial geomorphological features and monitoring of paraglacial processes. A spatial distribution mapping of glacial landforms is important to infer about glaciarized former areas, ice retreat pattern and glacial dynamics (e.g. ice flow direction and basal thermal conditions) of the Admiralty Bay glaciers. Recent environmental changes are also observed in deglaciated areas as paraglacial activities (e.g. flow debris).

Este trabalho reconstrói, mediante estudos da geomorfologia e da sedimentologia glacial, a evolução do ambiente atual de deglaciação das geleiras Wanda e Ecology, ilha Rei George, Antártica. Os dados foram obtidos pela coletas de amostras de sedimentos em campo seguindo por análises laboratorial granulométrica e morfoscópica, interpretação de fotografias aéreas e de imagens de satélites SPOT. Nos ambientes de deglaciação nas zonas proglaciais das duas geleiras foram identificados os seguintes tipos de depósitos sedimentares: flutes, terraços de kame, cordões morâinicos, pavimento de clastos, rochas estriadas e eskers. Nos dois ambientes sedimentares estudados predominam sedimentos desgastados e transportados subglacialmente, com a presença de água de degelo. Desde 1956 essas geleiras estão recuando rapidamente, sem períodos de reavanço. No entanto, é possível observar diferenças nos processo de deglaciação entre elas, na geleira Ecology ocorreu maior perda de área (1,35 km2) do que na geleira Wanda (0,64 km2) em cinco décadas. A retração da geleira Ecology, nesse período, foi maior na parte norte da zona proglacial, já ao sul observam-se morainas frontais não muito elevadas, o que indica pouco tempo de estabilização da frente de gelo. Na geleira Wanda, durante as distintas fases de recuo da geleira, ocorreram mudanças na orientação principal do fluxo de gelo, concomitantemente com a diminuição da sua espessura. A grande proporção de sedimentos finos, rochas estriadas, pavimento de clastos, blocos stoss in lee e depósitos subglaciais indicam que as duas geleiras têm regime termal basal temperado (base úmida). / This work reconstructs, using geomorphological and glacial sedimentological studies, the evolution of the present deglaciation environnement of the Wanda and Ecology glaciers, King George Island, Antarctica. Sediments sampling at the field were followed by granulometric and morphoscopic laboratory analysis, aerial photographs and SPOT satellite imagery interpretation. The following deposits types were identified in the deglaciation environment of the proglacials zones of these two glaciers: flutes, kame terraces, morainic ridges, clast pavements, striated rock surfaces and eskers. In the two environments predominate sediments weathered and transported subglacially with meltwater. The glaciers have been retreating rapidly since 1956, with no re-advances. Nevertheless, there are differences in the deglaciation processes; the Ecology Glacier has lost a greater area (1,35 km2) than the Wanda Glacier (0,64 km2) for the last five decades. The retreat of the Ecology Glacier has been greater at the northern part of the proglacial zone; on the other hand, there are low elevation frontal moraines to the southern part that points out to a recent ice front stabilization. The ice flow orientation of the Wanda Glacier has changed during the different retreat phases; this was concomitantly to an ice thickness reduction. The great proportion of fine sediments, striated rocks surface, clast pavements, stoss in lee blocks and subglacial deposits indicates that the two glaciers have a warm basal thermal regime (wet base).

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-09-20T11:37:36Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4400871 bytes, checksum: 230f524ca4d91a858aa45c80fb3be452 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-20T11:37:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4400871 bytes, checksum: 230f524ca4d91a858aa45c80fb3be452 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O continente antártico apresenta condições climáticas distintas que restringem sua vegetação às áreas livres de gelo distribuídas ao longo das regiões costeiras. A flora criptogâmica dominante estabelece-se em planícies, terraços, encostas, sobre rochas e solos em diferentes estádios de desenvolvimento. O clima e a atividade biológica são fatores determinantes no avanço dos processos pedogenéticos. As características dos solos permitem a compreensão dos fatores que favorecem a colonização de determinada cobertura vegetal na Antártica Marítima, bem como seu desenvolvimento, dinâmica e sucessão em áreas extremamente sensíveis às mudanças ambientais. O objetivo do presente estudo foi avaliar a composição florística das comunidades vegetais ao longo de uma topossequência nas áreas livres de gelo adjacentes a Estação Polonesa Henryk Arctowski, Baía do Almirantado, Ilha Rei George, Antártica Marítima, relacionar a distribuição da vegetação com a variação altimétrica e características do meio físico, quantificar os teores de matéria orgânica do solo ao longo da topossequência e comparar áreas ornitogênicas com áreas sem influência ornitogênica, em relação à cobertura e riqueza de espécies vegetais. Para isso foram mapeadas 10 áreas com vegetação e uma área de solo exposto, distribuídas ao longo de uma topossequência (0- 300m) nas áreas livres de gelo adjacentes a Estação Polonesa Henryk Arctowski, Baía do Almirantado, Ilha Rei George, Antártica Marítima, durante a XXXV OPERANTAR, nos meses de fevereiro e março de 2017. As comunidades vegetais de cada área foram amostradas utilizando-se 12 parcelas através do método fitossociológico de Braun-Blanquet (1932). Em cada parcela foram coletadas amostras de solo nas profundidades de 0-20 cm e enviadas para análises químicas e físicas. Ao todo foram amostrados 132 quadrados e 16 espécies divididas em 12 famílias. As espécies fanerogâmicas formam comunidades com altos índices de significância ecológica. Localizadas no início da topossequência sobre terraços marinhos atuais e soerguidos, possuem teores elevados de fósforo e matéria orgânica devido à influência ornitogênica. Nessas áreas, o solo possui os níveis mais baixos de sódio e pH. Áreas hidromórficas abrigam extensas comunidades carpete de musgos a partir de 80m, com baixa diversidade de espécies associadas a baixas taxas de acumulação de matéria orgânica em solos profundos. A área sem cobertura vegetal demonstra baixo conteúdo de matéria orgânica, alto pH e saturação por sódio, localizada a cerca de 240m. Áreas em altitudes mais elevadas são compostas por comunidades de liquens fruticosos, caracterizados pela presença de Usnea spp., sobre cristas rochosas, solos rasos, pedregosos, sem influência ornitogênica, com maiores teores de sódio e cálcio e menores teores de fósforo e matéria orgânica. Dessa forma, a acumulação da matéria orgânica ocorre no início da topossequência sob comunidades fanerogâmicas, e tende a decrescer com a mudança na composição vegetal e diminuição das taxas de decomposição, conforme o aumento da altitude. O presente estudo conclui que a vegetação ao longo da topossequência estudada variou com atributos do solo, ornitogênese, umidade do solo e altitude relativa, modelando-as ao longo do gradiente ambiental em diferentes pedoambientes, com maior diversificação de vegetação em solos mais estáveis e antigos, sobre deposição de material proveniente do guano nas áreas mais baixas da topossequência. / The Antarctic continent present distinct climatic conditions which restrict its vegetation to ice free areas distributed along coast region. The dominant cryptogramic flora is established in plains, terraces, slopes, rocks and soils at different stages of development. The climate and biological activity are determinant factors in the progress of pedogenetics process. Soils properties allow to understand factors that favor the vegetation cover in Maritime Antarctica, as well as its development, dynamic and sucession in areas extremely sensitive to environmental changes. This study aimed to assess the floristic composition of the plant communities along the toposequence in ice free areas adjacent to Henryk Arctowski Polish Station, Admiralty Bay, King George Island, Maritime Antarctica, relate the vegetation distribution with altimetric variation and characteristics of the physical environment, quantify the contents of organic matter along toposequence and compare ornithogenics areas with areas without ornithogenic influence, in relation to plant cover and species richness. For that, were mapped 10 plants communities and one area with bare soil, distributed along a toposequence (0-300 meters above sea level) in ice free are adjacent to Henryk Arctowski Polish Station, Admiralty Bay, King George Island, Maritime Antarctica, during the XXXV OPERANTAR, in the months of February and March 2017. The communities were sampled through the phytosociological method adapted from Braun-Blanquet (1932), in 12 plots in each area. Soil samples were collected in each plot in 0-20 cm depth and sent to laboratory for physicochemical analyzes. Were sampled a total of 132 quadrants and the phytosociology results in 16 species from 12 families. The phanerogamics species form communities with high ecological significance index. These species are located at the beginning of the toposequence on current and uplifted marine terraces, and they have high levels of phosphorus and organic matter due to ornithogenic influence. In these areas, soil has the lowest levels of sodium and pH. Hydromorphic areas have extensive mosses carpets communities above 80 m, with low species diversity associated with low rates of organic matter in deep soil. Bare soil as reference, present very low organic matter content, high pH and sodium saturation, localizated above 240 m. Areas of higher altitudes are generally composed of fruticose lichens communities, characterized by the presence of Usnea spp., on rocky ridges, shallow, stony soils, without ornithogenic influence, higher levels of sodium and calcium and lowest levels of phosphor and organic matter. Therefore, the accumulation of organic matter occurs at the beginning of the toposequence, under phanerogamics communities, and tends to decrease as the plant composition changes and decrease of decomposition rates, as altitude increases. The present study concludes that the vegetation along toposequence varied with soil attributes, ornithogenesis, soil moisture and relative altitude, modeling them along the environmental gradient in pedoenvironment, with greater vegetation diversification in more stable and ancient soils, on guano deposition in outset of the toposequence.