In a global warming scenario, an increase temperature is expected in addition to the occurrence and intensity of extreme climate events. One example of extreme events is the marine heat waves, which are a major threat to marine macroalgae. Ulva fasciata is a cosmopolitan species that occur in the whole Brazilian coast. This study was performed in two regions of Rio de Janeiro State (RJ) coast. Both regions are tropical, however, Arraial do Cabo/RJ is naturally colder than Niterói/RJ due upwelling phenomenon. This study aimed to: (i) confirm that U. fasciata individuals from these two Brazilian coast regions are of the same species; and (ii), physiologically analyze individuals of U. fasciata in the field and under in-laboratory controlled temperature experiment. We hypothesized that U. fasciata populations grown at thermally different locations would present distinct ecophysiological responses. In the field, it was accessed maximum quantum yield (Fv/Fm) and pigment content, and in laboratory, it was also evaluated growth rate. The in-laboratory controlled experiment comprised three phases: (i) a temperature gradient; (ii) a 5-day heat wave (+ 5 oC); and (iii) a 5-day recovery (- 5 oC). The molecular data allow us to state that the two populations belong to the same species. No differences of the fluorescence-derived factors were observed between individuals from both populations in the field, suggesting acclimation. However, differences were detected along all three experimental phases. The analysis of pigment content field data evidenced that individuals from the population of Niterói (warmer site) had higher concentrations of chlorophyll a than individuals from Arraial do Cabo (colder site). However, individuals of population from Niterói when cultured at 21 oC showed the lowest values of pigment. The differences observed suggest ecotypes. In conclusion, as the planet becomes warmer and extreme weather events become more frequent, the likelihood that heat wave to occur is higher. Therefore, U. fasciata from Arraial do Cabo showed better physiological responses to the effects of heat wave, what could confer them higher competitiveness ability to overcome thermal stress / Num cenário de aquecimento global, um aumento da temperatura é esperado, assim como a ocorrência e intensidade de eventos climáticos extremos. Um exemplo de evento extremo são as ondas de calor marinhas, que são a principal ameaça a macroalgas marinhas. Ulva fasciata é uma espécie cosmopolita que ocorre em toda costa brasileira. Esse estudo foi realizado em duas regiões da costa do Estado do Rio de Janeiro (RJ). Ambas regiões são tropicais, mas Arraial do Cabo/RJ é naturalmente mais fria que Niterói/RJ devido ao fenômeno de ressurgência. Esse estudo objetivou: (i), confirmar que os indivíduos de U. fasciata dessas duas localidades da costa brasileira são da mesma espécie; e (ii) analisar fisiologicamente indivíduos de U. fasciata em campo e em experimentos de temperatura em condições controladas de laboratório. Nossa hipótese era de que populações de U. fasciata procedentes de localidades termicamente diferentes iriam apresentar respostas ecofisiológicas distintas. Em campo, foi acessado o rendimento quântico máximo (Fv/Fm) e o conteúdo pigmentar, e em laboratório, foi também avaliada a taxa de crescimento. O experimento em condições controladas de laboratório consistiu de três fases: (i) gradiente de temperatura; (ii) onda de calor (+5 oC) de 5 dias; e (iii) recuperação (- 4 oC) de 5 dias. Os dados moleculares permitiram afirmar que as duas populações pertencem à mesma espécie. Não foram detectadas diferenças nos fatores derivados da fluorescência entre os indivíduos das duas populações avaliadas em campo, sugerindo aclimatação. Contudo, foram detectadas diferenças ao longo das três fases experimentais. A análise do conteúdo pigmentar em campo evidenciou que os indivíduos da população de Niterói (região mais quente) tinham mais clorofila a do que os indivíduos de Arraial do Cabo (região mais fria). No entanto, indivíduos da população de Niterói, quando cultivados em 21 oC, mostraram valores menores de pigmentos. As diferenças observadas sugerem ecótipos. Em conclusão, conforme o planeta se torna mais quente e eventos extremos climáticos se tornam mais frequentes, a probabilidade de ocorrência de ondas de calor é maior. Dessa forma, U. fasciata de Arraial do Cabo mostro melhor resposta fisiológica aos efeitos da onda de calor, o que lhe pode conferir maior capacidade de competição para superar estresses térmicos

A ressurgência da massa de Água Central do Altântico Sul (ACAS) é o principal processo oceanográfico de disponibilização de nutrientes na zona eufótica da plataforma continental sudeste do Brasil (PCSE). Isto gera um acréscimo na população de organismos autotróficos e consequente de heterotróficos que produzem e oxidam a matéria orgânica gerada. O que possibilita um aumento no fluxo de carbono e consequentemente a manutenção dos recursos pesqueiros na região durante o verão. A abundância de micro-organismos autotróficos e heterotróficos planctônicos e a relação destes com as massas de água da PCSE foram avaliadas no verão de 2013. Para o tal, os micro-organismos autotróficos, menores que 20 µm foram quantificados por citometria de fluxo. Foram realizadas análises de abundância do gene 16S de bactérias, archaeas e do clado Sar11 e a expressão dos genes rubisco e proteorodpsina por meio de PCR em tempo real. O valor médio obtido de micro-organismos autrotróficos, Prochlorococcus spp. e Synechococcus spp. foi de 15.151 e de 8.313 células.ml-1, respectivamente. E de bactérias heterotróficas de 7.4x105 células.ml-1. Em relação aos domínios, a distribuição de Bacteria ocorreu na superfície e de Archaea no fundo da região oceânica. Os resultados indicam que a distribuição dos micro-organismos ocorreu conforme as características físicas e a disponibilidade de nutrientes das massas de água. Bactérias heterotróficas foram abundantes em regiões costeiras provavelmente devido a maior disponibilidade de matéria orgânica, o que corrobora com o resultado encontrado de maior biomassa de carbono em região costeira. / The resurgence of South Atlantic Central Waters (ACAS) is the main oceanographic process that involves availability of nutrients in the photic zone of the southeast continental shelf in Brazil. This causes an increase in the population of autotrophs and heterotrophic organisms (that produce and oxidizes the organic matter). The carbon flux increase and consequently the maintenance of fish resource in the region during the 2013 summer. The abundance of autotrophic and heterotrophic planktonic microorganisms was evaluated and also was studied their relation with the masses of water of the continental shelf. Thus, autotrophic microorganisms, smaller than 20 microns were quantified by flow cytometry. Using real time PCR were analysed 16S abundance of bacteria, archaea and SAR11 clade and the expression of the rubisco and proteorhodopsin gene. Autotrophic microorganisms, Prochlorococcus spp. and Synechococcus spp. had a mean value of 15.151 and 8.313 cell.ml-1, respectively. Heterotrophic bacteria had a mean value of 7.4x105 cell.ml-1. In relation to the domains, the distribution of bacteria occurred in the surface and the Archaea in the deep of the ocean region. The results indicate that the distribution of micro-organisms occur as the physical characteristics and the availability of nutrients of water masses. Heterotrophic bacteria were abundant in coastal areas probably due to increased of organic matter, which corroborates the result of higher biomass carbon in coastal region.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-03-22T15:19:27Z No. of bitstreams: 1 CARINE MACHADO DE ALMEIDA pos pre banca final 2(2).pdf: 5568479 bytes, checksum: 1a895c472c5982479e7968a63a1f834a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-22T15:19:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CARINE MACHADO DE ALMEIDA pos pre banca final 2(2).pdf: 5568479 bytes, checksum: 1a895c472c5982479e7968a63a1f834a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / A margem central peruana, no Pacífico leste é caracterizada por possuir sedimentos laminados, formados sob condições oceanográficas específicas, tais como intensa ressurgência, disoxia e alta taxa de sedimentação. Nesta região, a presença da Zona Mínima do Oxigênio (ZMO), inibe a bioturbação favorecendo a preservação de registros sedimentares de alta resolução e proporcionando enorme potencial para estudos paleoceanográficos e paleoclimáticos em escalas centenarias a interanuais, principalmente para períodos curtos de variabilidade climática. Estas variabilidades vêm sendo amplamente estudadas, principalmente por corresponder a importantes eventos climáticos recentes, tais como Anomalia Climática Medieval (ACM- 900 a 1350 A.D.) e Pequena Idade do Gelo (PIG- 1500 a 1800 A.D), o qual foi associados a mudanças nas atividades solar e vulcânica. Neste trabalho, a paleoecologia a geoquímica inorgânica e isotópica de foraminíferos bentônicos foram utilizados como proxies para avaliar fases de variabilidades na ventilação (oxigenação) e condições redox na interface sedimento/água da ZMO Peruana durante os últimos 1000 anos. Foram analisados sedimentos laminados de um box core e um gravity-core coletados na Plataforma Central Peruana (Pisco- ~ 14°S, 300m de profundidade). Os resultados paleoecológicos mostraram alterações na assembléia de foraminíferos sugerindo que para o período da ACM, a ZMO peruana apresentou maiores condições de postoxia (anoxia sem presença de sulfetos-H2S) e um deslocamento vertical para profundidades mais rasas, evidenciados principalmente pela presença das espécies Globobulimina auriculata e Cancris inflatus. Posteriormente, durante o período da PIG, os resultados mostraram uma maior oxigenação das águas de fundo, evidenciadas pela dissolução do carbonato e alta ocorrência de bioerosão. Finalmente, após a PIG, para o Período Moderno (PM ~1820 até o recente), o aumento da abundância de espécies indicadoras de anoxia e sulfetos, tais como Nonionella stela e Virgulinella fragilis, sugerem intensificação e expansão da ZMO para o recente. As análises geoquímicas nas testas de foraminíferos foram realizadas nas testas de Bolivina seminuda, somente para os períodos da PIG e PM. Os resultados das análises de laser ablation e isótopos de δ13C demonstraram ocorrência de calcificação secundária por carbonato inorgânico nas testas dos foraminíferos as quais evidenciaram mudanças biogeoquímicas nas águas intersticiais do fundo oceânico, principalmente após a PIG caracterizando também um aumento da anoxia de fundo. Os resultados de δ18O realizado para espécie B. seminuda não foram satisfatórios para o período de PIG devido a dissolução do carbonato e, para o período moderno, evidenciou uma diminuição da temperatura principalmente para os últimos 50 anos. As mudanças ocorridas na intensidade da ZMO peruana durante ACM e PIG foram relacionadas com as variabilidades zonais das temperaturas de superfície oceânicas (TSMs) do Pacífico Equatorial, além do gradiente de variabilidade norte sul da ZCIT (como?). Para o Período Moderno, além dos fatores de gradiente zonais das TSMs, sugere-se que as mudanças climáticas e fatores locais estejam influenciando e intensificando a ZMO na região estudada tornando-a extremamente anóxica e mais produtiva para o período pós pig / The central Peruvian margin, in the eastern Pacific, is characterized by intense upwelling and presence of an intense Oxygen Minimum Zone (OMZ), which favor a high sedimentation rates and deposition of laminated sediments without bioturbation respectively. These characteristics allow preservation of high-resolution sedimentary marine records with great potential to paleoclimatic and paleoceanographic reconstructions from the centennial to interannual time scale. These variabilities have been widely studied, mainly due to important recent paleoclimatic events such as Medieval Climate Anomaly (MCA, AD 900-1350) and the Little Ice Age (LIA-1500-1800 AD), which were associated with changes in solar and volcanic activities. In this work, the study of paleoecology and geochemistry of benthic foraminifera were used as proxy to access phases of greater or less oxygenation and redox conditions at the sediment/water interface in the Peruvian ZMO during the last 1000 years. Laminated sediments of a box core (B-14) and gravity-core (G10) retrieved in the Central Peruvian Shelf (Pisco-14°S, 300m depth) were sub-sampled and analyzed. The paleoecological reconstructions showed changes in the benthic foraminiferal assemblage suggesting, during the MCA, higher postoxic conditions (anoxia without the presence of sulfides, H2S) and a vertical offset to shallower depths evidenced mainly by the presence of Globobulimina auriculata and Cancris inflatsu species. A decrease in OMZ intensity was identified during the LIA which based on carbonate dissolution and high bioerosion occurrence. Finally, after the LIA, to the Modern Period (MP ~1820 to the recent), the increase of abundances of anoxia and sulfides proxy species such as Nonionella stella and Virgulinella fragilis, which were correlated with the intensification and expansion of OMZ toward the recent. The geochemical analyses at foraminiferal tests were done on Bolivina seminuda tests only for the LIA and MP. The results of the laser ablation and δ13C isotope analysis showed inorganic carbonate secondary calcification on the foraminiferal tests, which was correlated to biogeochemical changes in the interstitial waters of the ocean floor, especially after the LIA featuring also a rise in bottom anoxia. The results of δ18O performed on Bolivina seminuda for the LIA period were not satisfactory due to carbonate dissolution; for the Modern Period, on the other hand, there was a decrease of the temperature especially for the last 50 years. The variability on the intensity of Peruvian OMZ during the MCA and LIA were correlated to zonal variability of sea surface temperatures (SSTs) in the equatorial Pacific, besides the north-south gradient variability of the ITCZ. To the Modern Period, besides the oceanic gradient factors of SST, it is suggested that climate change and local factors could be intensifying the OMZ in the study region making it extremely anoxic toward recent.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-02-01T17:18:28Z No. of bitstreams: 1 Tese_BrunaDias.pdf: 9133014 bytes, checksum: 3e905525d44d037964ce3160861c58e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-01T17:18:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_BrunaDias.pdf: 9133014 bytes, checksum: 3e905525d44d037964ce3160861c58e4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal Nível Superior / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica / O Sistema de Ressurgência de Cabo Frio (SRCF) é uma região de destaque na costa brasileira devido a alta produtividade primária oriunda do processo de ressurgência costeira e intrusão da água de fundo na zona fótica nas plataformas continentais média e externa. Estes processos estão diretamente relacionados à intensidade dos ventos e a dinâmica da Corrente do Brasil (CB) na margem brasileira, alterando a composição de material orgânico nos sedimentos. Deste modo, a paleoecologia e isótopos estáveis de foraminíferos bentônicos, sedimentologia e geoquímica dos sedimentos da plataforma externa (testemunho KCF10-01B) e média (testemunho KCF10-09A) de Cabo Frio foram analisados a fim de reconstruir a dinâmica paleoceanográfica das águas de fundo do SRCF durante o Holoceno. Tanto a plataforma externa quanto a média apresentaram a dominância da espécie indicadora de fitodetritos Globocassidulina subglobosa, espécie responsável pela variabilidade representada pelo índice de produtividade Benthic Foraminifera Accumulation Rate (BFAR). Na plataforma externa, uma tendência de aumento dos índices de produtividade e fluxo de espécies de foraminíferos indicadores de produtividade é observada ao longo do tempo, contrapondo a tendência de diminuição dos índices indicadores de oxigenação de fundo Benthic Foraminifera Oxygenation Index (BFOI) e razão imperfurados/perfurados (IM/PE). Proxies geoquímicos, sedimentológicos, assembleias de foraminíferos bentônicos e índice BFAR mostraram alta velocidade das correntes de fundo e um maior aporte continental entre 11,4ka e 7,0ka AP como resposta ao baixo nível relativo do mar. Após 7,0ka AP é observado um aumento da produtividade primária indicada pelos índices de paleoprodutividade e pelo maior aporte de material orgânico fitoplanctônico indicado pelos proxies geoquímicos δ13C e razão C/N, indicando eventos mais frequentes de intrusão da Água Central do Atlântico Sul (ACAS) na zona fótica. Já na plataforma média, as assembleias de foraminíferos responderam não só à produtividade, mas também à baixa oxigenação das águas de fundo e à dominância da espécie G. subglobosa sob as demais espécies, alterando o sinal dos índices BFAR, BFOI e reduzindo a diversidade de espécies. Uma tendência de maior aporte fitodetrítico é observado após 3,0ka AP pelo índice Infaunal Calcareous Benthic Foraminifera (ICBF) e pelos indicadores geoquímicos nas plataformas externa e média. Ao contrário das suposições feitas em trabalhos anteriormente publicados, os resultados isotópicos desta tese mostraram a presença constante da ACAS no fundo da plataforma durante todo o Holoceno, sendo possível confirmar que o processo de aumento da produtividade primária está relacionado à intrusão da ACAS na zona fótica na região da plataforma média e externa de Cabo Frio. A variabilidade do índice de paleoprodutividade BFAR apresentou uma periodicidade milenar e o δ18O em Cibicides kullenbergi uma periodicidade centenária da série de dados dos últimos 6 mil anos, indicando que produtividade primária depositada no fundo da plataforma externa é diretamente relacionado à dinâmica da Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), uma vez que a ACAS é empilhada na zona fótica pela intensificação da CB, que distribuiu o calor acumulado da Corrente Sul Equatorial (CSE) para regiões mais ao sul. Mudanças abruptas no índice BFAR e δ18O são coincidentes com os eventos climáticos Bond de degelo das calotas polares no Atlântico Norte. Destacam-se os eventos abruptos de produtividade em 8,3ka AP (evento Bond 5) e entre 6–5ka AP (evento Bond 4) indicado pelos proxies BFAR, δ18O e δ13C em C. kullenbergi, eventos que confirmam a relação da variabilidade da produtividade e da dinâmica paleoceanográfica das correntes da plataforma externa de Cabo Frio com os processos paleoclimáticos globais. / Cabo Frio Upwelling System is a distinguished region in the Brazilian coast due to high primary productivity coming from coastal upwelling and bottom waters intrusion to the photic zone in the middle and outer continental shelves. These processes are directly related to the wind stress and Brazil Current (BC) dynamics, changing the sedimentary organic matter composition. Thus the paleoecology, benthic foraminifera stable isotopes, sedimentology and geochemistry of the outer (KCF10-01B core) and middle continental shelf (KCF10-09A core) from Cabo Frio were analyzed in order to reconstruct the bottom waters dynamics during the Holocene. Both outer and middle shelves showed a dominance of a phytodetritus specie indicator Globocassidulina subglobosa that is responsible for the BFAR index variability. High bottom waters velocity and continental organic matter contribution are seen between 11.4kyr and 7.0kyr BP in response to the low sea level. After 7.0kyr AP an increase in the primary productivity is noticed by the paleoproductivity indexes and geochemical proxies δ13C and C/N ratio, indicating frequent events of South Atlantic Central Water (SACW) intrusion to photic zone. Foraminiferal assemblages and paleoecological indexes in the middle shelf were affected to the low oxygen contends and the G. subglobosa dominance, affecting the Benthic Foraminifera Accumulation Rate (BFAR), Benthic Foraminifera Oxygenation Index (BFOI) and reducing the diversity indexes. Infaunal Calcareous Benthic Foraminifera index (ICBF) showed towards trend of productivity increase after 3,0kyr BP in the outer and middle shelves. Unlike the previously assumptions made in some papers, the stable isotopes results revealed a constant presence of SACW on the bottom throughout the Holocene, also confirming the primary productivity by SACW intrusion to the photic zone in the middle and outer shelves of Cabo Frio upwelling system. The BFAR index indicate a millennial-scale variability and δ18O of Cibicides kullenbergi a centennial frequency in the last 6kyr, point out a relation between SACW and BC with the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), since the BC distributes the accumulated heat of South Equatorial Current (SEC) to southern regions. Abrupt changes in BFAR, δ18O and δ13C coincide with the North Atlantic ice rafting paleoclimate Bond events, specially the 8.3kyr productivity increase (related to Bond 5 event) and the variability between 6.0 kyr and 5.0kyr BP (Bond 4 event). Together with the periodic variabilities, these events may confirm the relationship between the productivity variability and currents dynamics with the global paleoclimate processes.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-05-12T17:42:45Z No. of bitstreams: 1 Mauricio Lorenzo Cerda Lema_2005.pdf: 2930600 bytes, checksum: 96deef360cac56ed150c1bc2a8766435 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-12T17:42:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mauricio Lorenzo Cerda Lema_2005.pdf: 2930600 bytes, checksum: 96deef360cac56ed150c1bc2a8766435 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / Neste trabalho foram abordados os diversos compartimentos do sistema da baía de Mejillones do Sul (BM). O primeiro compartimento foi a coluna da água, com a avaliação das suas características físicas e químicas e taxa s de sedimentação de matéria particulada, o segundo foi o continente, como contribuinte do material eólico (poeira atmosférica) para a coluna d’água, e o terceiro, o sedimento, como compartimento de deposição de materiais oriundo do continente e da coluna d’água e com seu potencial de ressuspensão de matéria, que podem influenciar a quantidade e qualidade da sedimentação pelágica. As campanhas de amostragem abordaram diversas escalas tempor ais (mensal, quinzenal) numa estação fixa (Estação C) localizada na parte exterior da baía e mais profunda c.a. de 100 m de profundidade, e adjacente ao foco principal da ressurgência de Punta de Angamos (PA). Encontro -se uma clara sazonalidade das massas de água da superfície (0- 30 m). Por outro lado, as águas mais frias, densas e sub-óxicas da fonte de ressurgência, permaneceram a partir de 30 m até o fundo o ano inteiro na baia. Conforme diagramas T/S e OD/S, a baia se caracterizou pela interação entre 3 massas de á gua distintas: Água Superficial Subtropical (ASS), Água Sub-Antártida (ASA ), Água Sub-Superficial E quatorial (AESS = fonte da ressurgência). Os eventos de ressurgência e es tratificação, detectados através das series quinzenais no verão de 2004, foram corroborados através do uso do índice APS e registros diários da temperatura superficial. Identific ou-se claramente a alternãncia entre eventos moderados e curtos de ressurgência com duração entre 3 a 8 dias e períodos mais prolongados de estratificação alcançando 29 dias. Condições sub-óxicas a micro-óxicas com concentrações de nutrientes mais elevados já se desenvolvem entre 10 a 15 m de profundidade durante eventos fracos de ressurgência e no início da es tratificação. A ocorrência da denitrificação na coluna d’água pode ser evidenciada através da relação entre o oxigênio aparentemente utilizado (AOU) e o somatório das concentraçõ es das formas nitrog enadas oxidadas (N-NO 2 + N-NO 3 ). A variabilidade dos níveis de saturação de OD e de nut rientes e das razões N/P e Si:NID na superfície, indicaram a presença de uma dinâmica marcante entre os processos de respiração e produção primaria na coluna d ́á gua, como também, do aporte alóctone de nutrientes durante a ressurgência , e a difusão molecular de nutri entes durante a estratificação. As variações quinzenais dos fluxos totais do mate rial particulado coletado com as armadilhas instaladas na BM, sugerem que a sedimentação do material na coluna d’água encontra-se governados pela alternância entre os períodos de ressurgência e estratificação. A razão C/N na faixa de 7:1 a 11:1 encontrada no detrito orgânico coletado pelas armadilhas, indicou a presença de material ainda relativamente rico em nitrogênio semelhan te a do fitoplâncton intacto com uma pequena fração de material de trítico oriundo do mesmo. O detrito orgânico compreendeu células intactas, pe lotas fecais do zooplâncton e par tículas detríticas amorfas. Nas armadilhas de sedimentação observou-se um padrão de empobrecimento de nitrogênio em função da profundidade. Em geral os se dimentos superficiais recentes da BM demonstraram gradientes marcantes de enrique cimento de COP, NT e SPUD da costa até da margem costeira. Por outro lado, maiores concen trações de PIT e POT foram encontradas na estação A adjacente a costa, sugerindo influênc ia antropogênica, proveniente do assentamento urbano localizado no borde costei ro de Mejillones. A influência do material eólico sob a BM e a sua deposição no fundo foi relativamente pequena / En este trabajo fueron abordados los diversos compartimientos del sistema de bahía de Mejillones del Sur (BM). El primer compartimient o fue la columna de agua, con la evaluación de las características fí sicas e químicas e tazas de sedime ntación del material particulado, el segundo fue el continente, como contribuyente del material eólico (polvo atmosférico) para la columna de agua, y el tercero, el sediment o, como compartimiento de depositación del material oriundo del continente y la columna de agua y su potencial rol de resuspensión del material, que puede influencia r en la cantidad e calidad da sedimentación pelágica. Las campañas de muestreo abordaron diversas esca las temporales (mensual, quincenal) en una estación fija (Estación C) localizad a en la parte exterior de la bahía y mas profunda c.a. de 100 m de profundidad, y adyacente al foco prin cipal da resurgencia de Punta de Angamos (PA). Se encontró una clara estacionalidad de las masas de agua de la superficie (0- 30 m). Por otro lado, las aguas más frías, densas y sub-óxicas de la fuente de resurgencia, permanecieron a partir de 30 m hasta el fondo el año entero en la bahía. Conforme diagramas T/S y OD/S, la bahía se caracterizo por la inte racción entre 3 masas de água distintas: Água Superficial Subtropical (ASS), Á gua Sub-Antártida (ASA), Água Sub-Superficial Ecuatorial (AESS = fuente de la resurgencia). Los eventos de resurgencia y estratificación, detectados a través de las series quincena les del verano del 2004, fueron corr oborados a través del uso del índice APS y registros diarios de la temperatura superficial. Se identifico claramente la alternancia entre eventos moderados y cortos de resurgencia con duración entre 3 a 8 días y períodos mas prolongados de estratificación alcanzando 29 días. Condiciones sub-óxicas a micro-óxicas con concentraciones de nutrientes más elevados que se desarrollan entre 10 a 15 m de profundidad durante eventos débiles de resu rgencia en el inicio de la estratificación. A ocurrencia de la desnitrificación en la columna de agua puede ser evidenciada a través de la relación entre el oxigeno aparentemente utilizado (AOU) y la sumatoria de las concentraciones de las formas nitrogenadas oxidadas (N-NO 2 + N-NO 3 ). La variabilidad de los niveles de saturación de OD y de los nutrientes y las razones N/P y Si:N ID de la superficie, indicaron la presencia de una dinámica mar cante entre los procesos de respiración y producción primaria en la columna de agua, como también, el aporte aloctono de nutrientes durante a resurgencia, y la difusión molecula r de nutrientes durante la estratificación. Las variaciones quincenales de los flujos totales del material particulado colectado con las trampas instaladas en la BM, sugieren que la sedimentación del material en la columna de agua se encuentra gobernados por la alternancia entre lo s períodos de resurgencia e estratificación. Las razones C/N que se encontró entre 7:1 a 11:1 en el detrito orgánico colectado por las trampas, indico que la presenci a de material todavía es relativamente rico en nitrógeno semejante al del fitoplancton intacto con una pequeña fracción del material detrítico oriundo del mismo. El detrito orgánico compre ndió células intactas, pelotas fecales de zooplancton e partículas detríticas amorfas. En las trampas de sedimentación se observo un padrón de empobrecimiento de nitrógeno en f unción de la profundi dad. En general los sedimentos superficiales reci entes de la BM demostraro n gradientes marcantes de enriquecimiento de COP, NT e SPUD de la costa hasta el margen costero. Por otro lado, mayores concentraciones de PIT y POT fueron encontradas en la estación A adyacente a la costa, sugiriendo influencia antropogenica, prove niente del asentamiento urbano localizado en el borde costero de Mejillones. La influencia del material eólico sobre la BM y a su depositación en el fondo fue relativamente pequeña

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-13T15:18:33Z No. of bitstreams: 1 Mestrado Manuel Moreira.pdf: 7413069 bytes, checksum: 0f15055b235c438ffd4fac6dde85f099 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-13T15:18:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mestrado Manuel Moreira.pdf: 7413069 bytes, checksum: 0f15055b235c438ffd4fac6dde85f099 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Elementos-tarços são freqüentemente utilizados como indicadores das condições redox e da paleoprodutividade marinha, que podem afetar a distribuição e o fracionamento geoquímico destes elementos. O potencial efeito do ciclo re-oxidativo da pirita sedimentar sobre o grau de piritização destes indicadores (degree of trace metal pyritization – DTMP) não tem sido anteriormente avaliado. Esta avaliação foi realizada em testemunhos sedimentares da plataforma continental sob influência do Sistema de Ressurgência de Cabo Frio (RJ). A relação do DTMP com a assinatura isotópica do S na pirita (δ34S), que se torna mais leve em resposta ao ciclo re-oxidativo da pirita na área de estudo, sugere que a influência pode ser alta (para Pb, As, Cd e Mn), baixa (para Zn e Cu) ou desprezível (para Cr e Ni), dependendo do elemento considerado. Sedimentos mais antigos e ricos em pirita possibilitaram a identificação de um aparente limiar para o efeito da re-oxidação, após o qual os elementos Pb, As, Cd, Mn e Zn apresentaram maior piritização. Um testemunho em posição intermediária na plataforma apresentou correlações negativas das concentrações reativas de Mn, Cu, Ni e Pb com as concentrações de Fe na pirita, assim como outros dois testemunhos apresentaram em relação a Mn e Pb. Isto sugere um consumo de óxidos de Mn (e metais associados) em reação com a pirita, contribuindo para explicar o alto DTMP apresentado pelo Pb, que discorda das predições termodinâmicas e de cinética de incorporação deste metal pela pirita. As assinaturas isotópicas da pirita na área de estudo (que apresenta condições óxicas), foram semelhantes às de ambientes sedimentares anóxicos e euxínicos reportadas na literatura, sugerindo que o ciclo re-oxidativo pode afetar a susceptibilidade de incorporação e a preservação dos elementos na pirita em uma ampla variedade de condições sedimentares. A abordagem metodológica proposta pode subsidiar a melhor interpretação do processo de piritização e suas aplicações para a indicação de condições paleo-redox e de paleo-produtividade / Potential effects of sedimentary pyrite re-oxidative cycling on the degree of trace metals pyritization (DTMP) were evaluated in four sediment cores from the continental shelf under the influence of a tropical upwelling system (Cabo Frio, Brazil). The DTMP relation with stable isotope signals (δ34S) of chromium reducible sulfur, which became lighter in response to intense pyrite re-oxidative cycling in the study area, suggests high (Pb, As, Cd and Mn), low (Zn and Cu) or negligible (Cr and Ni) re-oxidation influences. Oldest pyrite-richer sediments provide an apparent threshold for intense pyrite re-oxidation, after which most trace elements (Pb, As, Cd, Mn and Zn) presented more accentuated DTMP. A middle shelf core presented negative correlations of reactive Mn, Cu, Ni and Pb with pyrite iron, suggesting Mn oxide (and associated metals) depletion in reaction with pyrite. This contributes to explain the observed high degree of Pb pyritization in disagreement with predictions derived from both thermodynamics and water exchange reaction kinetics. Pyrite δ34S signatures under the oxic bottom water from the study area were similar to those from euxinic sedimentary environments, suggesting that pyrite re-oxidative cycling can affect trace element susceptibility to be incorporated and preserved into pyrite in a wide range of sedimentary conditions

O presente trabalho teve como finalidade estudar os efeitos das variações do vento resultantes de ocorrências do fenômeno El Niño-Southern Oscillation (ENSO) nos padrões da circulação superficial ao longo da costa peruana, através da análise de dados observados e de modelagem numérica. É enfocado o período 1991-2000, quando ocorreram fortes eventos La Niña (1996-97, 1998-2000) e El Niño (1997- 98). Esses eventos tiveram fortes impactos em escala global mas muito pouco se sabe sobre os impactos locais na estrutura da termoclina e no ciclo da dinâmica de Ekman ao longo da costa peruana. Os dados analisados no presente estudo foram dados coletados em duas radiais ao longo das latitudes 5 S e 15 S. O modelo oceânico utilizado foi o Modelo da Universidade de Princeton (Princeton Ocean Model-POM). As simulações numéricas foram forçadas com produtos de vento relativos ao período 1991-2000. Essas simulações reproduziram satisfatoriamente os padrões médios da circulação na região de estudo, confirmando que nas áreas próximas da costa o vento é o principal mecanismo gerador de ressurgência ou subsidência. Os resultados mostraram que durante a ocorrência do forte evento El Niño 1997-1998, nas radiais de 5 S e 15 S, houve uma drástica alteração do sistema de ressurgência costeira em resposta às variações do vento. / The objective of the present work was to study the effects of variability in the wind due to the El Niño-Southern Oscillation events in the surface circulation patterns of the Peruvian coast, by means of data analysis and numerical modeling. It is focused the period 1991-2000, when it was observed strong La Niña (1996-1997, 1998-2000) and El Niño events (1997-98). These events had strong effects worlwide but very little is known on the local impacts on the circulation, thermocline structure and the Ekman dynamics of the Peruvian coast. The data analysed in the present study were collected on transects along 5 S and 15 S. The model used was an implementation of the Princeton Ocean Model (POM). The numerical simulations were forced with wind products relative to the period of interest (1991-2000). The simulations reproduced satisfactorily the mean circulation patterns in the study area, confirming that the in the nearshore region the wind is the main driving mechanism for coastal upwelling/downwelling. The results show that during the strong 1997-1998 El Niño, a drastic alteration of the coastal upwelling system ocurred in response to the changes in the wind.

Um modelo numérico tridimensional foi adaptado para o estudo da circulação gerada pelo vento sobre a plataforma continental da Região Sul do Brasil durante o verão e o outono. O modelo oceânico de Princeton (POM) é usado em um domínio limitado com grade curvilínea de alta-resolução, além de linha de costa e batimetria realísticas. As forçantes são variáveis no tempo e incluem tensão de cisalhamento do vento, descarga fluvial, campos termohalinos e nível médio do mar. Os objetivos são simular a resposta da plataforma a estas forçantes, comparar os resultados do modelo com observações oceanográficas afim de estabelecer a confiança do modelo, e subseqüentemente analisar os campos resultantes para ajudar na compreensão do comportamento da circulação observada. As variáveis do modelo mostram boa concordância geral com as correspondentes observações. É encontrado um claro padrão sazonal da circulação gerada pelo vento sobre a plataforma, com fluxos de superfície para sul e para o largo durante o verão, resultando em ressurgência de águas frias de fundo, e para norte e para a costa durante o outono, resultando em subsidência de águas menos densas. Tal circulação aumenta a estabilidade vertical no verão, devido ao aquecimento de superfície e ressurgência de águas frias, e aumenta a mistura vertical e a homogeneidade vertical no outono, devido à subsidência de águas menos densas, a qual causa forte aceleração da pluma fluvial existente na plataforma interna. Os resultados também demonstram que os cabos e promontórios da Região Sul do Brasil desempenham papel fundamental na variabilidade ao longo da costa do fluxo de ressurgência, incluindo o estabelecimento de jatos costeiros baroclínicos, os quais tendem a se separar da costa ao sul de cabos, mostrando uma circulação tridimensional de ressurgência, com complexa dependência espaço-temporal. Durante o outono, o empilhamento de subsidência, somado à presença da pluma fluvial, estabelece uma corrente costeira barotrópica, chamada aqui de \'\'Corrente Costeira de Rio Grande\'\', causando a intrusão de águas frias a partir do sul para a plataforma continental brasileira. A avaliação dos campos de velocidade mostra que o transporte de Ekman pleno se desenvolve na região ao largo das frentes de ressurgência ou subsidência, deixando em direção à costa uma zona dominada por fricção, com estratificação e velocidades perpendiculares fracas. Esta região é denominada aqui de \'\'plataforma interna\'\' e se estende da costa até a isóbata de 30m no verão e até a isóbata de 45m no outono, com esta variação resultando de variações na profundidade da camada de Ekman. / A three-dimensional numerical model has been adapted for the study of the wind-driven flow on the continental shelf off southern Brazil during the summer and autumn seasons. The Princeton Ocean Model (POM) is used in a limited area domain with a high-resolution (eddy resolving) curvilinear grid, with realistic coastline and bottom topography. The forcings include time-varying wind stress, termohaline fields, fluvial discharges and mean sea level. The objectives of the study are to simulate the response of the shelf circulation to these forcings, to compare model results with oceanographic observations, to stablish the model confidence, and to subsequently analyse the model fields a contribution to understand the behavior of the observed flow. The model variables show overall good agreement with corresponding observations. It is found a clear seasonal pattern of wind-driven circulation over the shelf, with surface offshore and southward net flow during summertime, which results in bottom cold water upwelling, and onshore and northward net flow during autumntime, which results in less dense water downwelling. This circulation enhances vertical stability in summer, due to solar surface heating and cold water bottom upwelling, and enhances vertical mixing and unstratified conditions in autumn due to downwelling of less dense water, which causes strong downwind acceleration of river plume innershelf waters. The results also demonstrate that coastal capes and promontories play a dominant role in causing alongshore variability of the upwelling flow over southern Brazil, including the setup of alongshore coastal baroclinic jets, which tend to separate from the coast south of capes, showing a three-dimensional upwelling circulation, with complex time and space dependence. During autumntime, the downwelling wind setup, in addition to the river plume waters, set up a barotropic coastal current, named here \'\'Rio Grande Coastal Current\'\', causing the intrusion of southern colder water over the Brazilian shelf. The evaluation of velocity fields shows that full Ekman transport develops in the region offshore of the upwelling or downwelling fronts, leaving onshore a region dominated by friction with relatively weak stratification and cross-shore currents. This region is named here \'\'innershelf\'\' and extends seaward from the coast until the 30m isobath in summer and the 45m isobath in autumn, showing this seasonal variation due to Ekman layer depth variations.

O presente trabalho teve como finalidade estudar os efeitos das variações do vento resultantes de ocorrências do fenômeno El Niño-Southern Oscillation (ENSO) nos padrões da circulação superficial ao longo da costa peruana, através da análise de dados observados e de modelagem numérica. É enfocado o período 1991-2000, quando ocorreram fortes eventos La Niña (1996-97, 1998-2000) e El Niño (1997- 98). Esses eventos tiveram fortes impactos em escala global mas muito pouco se sabe sobre os impactos locais na estrutura da termoclina e no ciclo da dinâmica de Ekman ao longo da costa peruana. Os dados analisados no presente estudo foram dados coletados em duas radiais ao longo das latitudes 5 S e 15 S. O modelo oceânico utilizado foi o Modelo da Universidade de Princeton (Princeton Ocean Model-POM). As simulações numéricas foram forçadas com produtos de vento relativos ao período 1991-2000. Essas simulações reproduziram satisfatoriamente os padrões médios da circulação na região de estudo, confirmando que nas áreas próximas da costa o vento é o principal mecanismo gerador de ressurgência ou subsidência. Os resultados mostraram que durante a ocorrência do forte evento El Niño 1997-1998, nas radiais de 5 S e 15 S, houve uma drástica alteração do sistema de ressurgência costeira em resposta às variações do vento. / The objective of the present work was to study the effects of variability in the wind due to the El Niño-Southern Oscillation events in the surface circulation patterns of the Peruvian coast, by means of data analysis and numerical modeling. It is focused the period 1991-2000, when it was observed strong La Niña (1996-1997, 1998-2000) and El Niño events (1997-98). These events had strong effects worlwide but very little is known on the local impacts on the circulation, thermocline structure and the Ekman dynamics of the Peruvian coast. The data analysed in the present study were collected on transects along 5 S and 15 S. The model used was an implementation of the Princeton Ocean Model (POM). The numerical simulations were forced with wind products relative to the period of interest (1991-2000). The simulations reproduced satisfactorily the mean circulation patterns in the study area, confirming that the in the nearshore region the wind is the main driving mechanism for coastal upwelling/downwelling. The results show that during the strong 1997-1998 El Niño, a drastic alteration of the coastal upwelling system ocurred in response to the changes in the wind.

Um modelo numérico tridimensional foi adaptado para o estudo da circulação gerada pelo vento sobre a plataforma continental da Região Sul do Brasil durante o verão e o outono. O modelo oceânico de Princeton (POM) é usado em um domínio limitado com grade curvilínea de alta-resolução, além de linha de costa e batimetria realísticas. As forçantes são variáveis no tempo e incluem tensão de cisalhamento do vento, descarga fluvial, campos termohalinos e nível médio do mar. Os objetivos são simular a resposta da plataforma a estas forçantes, comparar os resultados do modelo com observações oceanográficas afim de estabelecer a confiança do modelo, e subseqüentemente analisar os campos resultantes para ajudar na compreensão do comportamento da circulação observada. As variáveis do modelo mostram boa concordância geral com as correspondentes observações. É encontrado um claro padrão sazonal da circulação gerada pelo vento sobre a plataforma, com fluxos de superfície para sul e para o largo durante o verão, resultando em ressurgência de águas frias de fundo, e para norte e para a costa durante o outono, resultando em subsidência de águas menos densas. Tal circulação aumenta a estabilidade vertical no verão, devido ao aquecimento de superfície e ressurgência de águas frias, e aumenta a mistura vertical e a homogeneidade vertical no outono, devido à subsidência de águas menos densas, a qual causa forte aceleração da pluma fluvial existente na plataforma interna. Os resultados também demonstram que os cabos e promontórios da Região Sul do Brasil desempenham papel fundamental na variabilidade ao longo da costa do fluxo de ressurgência, incluindo o estabelecimento de jatos costeiros baroclínicos, os quais tendem a se separar da costa ao sul de cabos, mostrando uma circulação tridimensional de ressurgência, com complexa dependência espaço-temporal. Durante o outono, o empilhamento de subsidência, somado à presença da pluma fluvial, estabelece uma corrente costeira barotrópica, chamada aqui de \'\'Corrente Costeira de Rio Grande\'\', causando a intrusão de águas frias a partir do sul para a plataforma continental brasileira. A avaliação dos campos de velocidade mostra que o transporte de Ekman pleno se desenvolve na região ao largo das frentes de ressurgência ou subsidência, deixando em direção à costa uma zona dominada por fricção, com estratificação e velocidades perpendiculares fracas. Esta região é denominada aqui de \'\'plataforma interna\'\' e se estende da costa até a isóbata de 30m no verão e até a isóbata de 45m no outono, com esta variação resultando de variações na profundidade da camada de Ekman. / A three-dimensional numerical model has been adapted for the study of the wind-driven flow on the continental shelf off southern Brazil during the summer and autumn seasons. The Princeton Ocean Model (POM) is used in a limited area domain with a high-resolution (eddy resolving) curvilinear grid, with realistic coastline and bottom topography. The forcings include time-varying wind stress, termohaline fields, fluvial discharges and mean sea level. The objectives of the study are to simulate the response of the shelf circulation to these forcings, to compare model results with oceanographic observations, to stablish the model confidence, and to subsequently analyse the model fields a contribution to understand the behavior of the observed flow. The model variables show overall good agreement with corresponding observations. It is found a clear seasonal pattern of wind-driven circulation over the shelf, with surface offshore and southward net flow during summertime, which results in bottom cold water upwelling, and onshore and northward net flow during autumntime, which results in less dense water downwelling. This circulation enhances vertical stability in summer, due to solar surface heating and cold water bottom upwelling, and enhances vertical mixing and unstratified conditions in autumn due to downwelling of less dense water, which causes strong downwind acceleration of river plume innershelf waters. The results also demonstrate that coastal capes and promontories play a dominant role in causing alongshore variability of the upwelling flow over southern Brazil, including the setup of alongshore coastal baroclinic jets, which tend to separate from the coast south of capes, showing a three-dimensional upwelling circulation, with complex time and space dependence. During autumntime, the downwelling wind setup, in addition to the river plume waters, set up a barotropic coastal current, named here \'\'Rio Grande Coastal Current\'\', causing the intrusion of southern colder water over the Brazilian shelf. The evaluation of velocity fields shows that full Ekman transport develops in the region offshore of the upwelling or downwelling fronts, leaving onshore a region dominated by friction with relatively weak stratification and cross-shore currents. This region is named here \'\'innershelf\'\' and extends seaward from the coast until the 30m isobath in summer and the 45m isobath in autumn, showing this seasonal variation due to Ekman layer depth variations.