Graduation date: 1997 / Best scan available for figures. Original figures are black and white photocopies.

O estreito de Bransfield (EB) localiza-se entre as ilhas Shetland do Sul e o norte da península Antártica. Esta é a parte da região polar austral mais vulnerável às mudanças climáticas devido a sua posição geográfica e por encontra-se no limite da cobertura de gelo marinho sazonal. Neste contexto, por ser uma bacia semi-fechada, o estreito é um local apropriado para o estudo da formação e da variabilidade temporal de águas profundas e de fundo. Contudo, a separação das massas de água no EB é difícil porque elas não ocorrem na suas formas originais e sim misturadas. Com o objetivo de determinar a estrutura e a variabilidade das massas de água presentes no EB, utilizaramse dados hidrográficos coletados durante os verões austrais de 2003 e 2004 a bordo do NApOc Ary Rongel da Marinha do Brasil. O emprego da metodologia da Análise Otimizada com Parâmetros Múltiplos, associada a uma análise hidrográfica clássica, permitiu a separação das contribuições percentuais das águas tipo que participam da formação das águas intermediárias, profundas e de fundo das três bacias que compõe o EB. Os resultados demonstram que o estreito é preenchido, na sua maior parte, por Água Cálida Profunda Modificada. Na camada superior ocorre Água de Inverno que foi encontrada com maior intensidade no verão de 2004. As águas de fundo da bacia Central são influenciadas pela Água de Plataforma de Alta Salinidade e por isso são mais frias e salinas do que nas outras bacias. Os resultados também forneceram uma estimativa da variabilidade hidrográfica das águas durante o biênio estudado. No ano de 2003 as águas de fundo estiveram mais frias e salinas do que em 2004. Todavia, o ano de 2004 apresentou uma tendência geral de diminuição da temperatura e da salinidade. / The Bransfield strait (EB) is located between the South Shetland islands and the north of the Antarctic peninsula. This is the most vulnerable part of the austral polar region to climatic changes due to its geographic position and being on the limit of the seasonal marine ice covering. In this context, as a semi-enclosed basin, the strait is an appropriate place for the study of the formation and temporal variability of deep and bottom waters. However, the separation of the water masses in the EB is difficult because they do not occur in their original form but rather mixed. With the objective of determining the structure and the variability of the water masses found in the EB, a hydrographic data set collected during the austral summers of 2003 and 2004 on board the NApOc Ary Rongel of Brazil’s Navy was used. The use of the methodology of the Optimum Multiparameter Analysis (OMP), associated with a classical hydrographic analysis, allowed the quantification of the relative contributions of the water types that participate on the formation of the intermediate, deep and bottom waters of the three basins that constitute the EB. The results demonstrate that the strait is filled, in its major part, by Modified Warm Deep Water (MWDW). In the superior layer, Winter Water (WW) occurs and was found with larger intensity in the 2004 summer. The bottom waters of the Central basin are influenced by the High Salinity Shelf Water (HSSW) and this is why they are colder and more saline than those in the other basins. The results also supplied an estimate of the hydrographic variability of waters during the studied biennium. In the year of 2003 the bottom waters were colder and more saline than of that in 2004. However, the year of 2004 presented a general trend of lower values of temperature and salinity.

O estreito de Bransfield (EB) localiza-se entre as ilhas Shetland do Sul e o norte da península Antártica. Esta é a parte da região polar austral mais vulnerável às mudanças climáticas devido a sua posição geográfica e por encontra-se no limite da cobertura de gelo marinho sazonal. Neste contexto, por ser uma bacia semi-fechada, o estreito é um local apropriado para o estudo da formação e da variabilidade temporal de águas profundas e de fundo. Contudo, a separação das massas de água no EB é difícil porque elas não ocorrem na suas formas originais e sim misturadas. Com o objetivo de determinar a estrutura e a variabilidade das massas de água presentes no EB, utilizaramse dados hidrográficos coletados durante os verões austrais de 2003 e 2004 a bordo do NApOc Ary Rongel da Marinha do Brasil. O emprego da metodologia da Análise Otimizada com Parâmetros Múltiplos, associada a uma análise hidrográfica clássica, permitiu a separação das contribuições percentuais das águas tipo que participam da formação das águas intermediárias, profundas e de fundo das três bacias que compõe o EB. Os resultados demonstram que o estreito é preenchido, na sua maior parte, por Água Cálida Profunda Modificada. Na camada superior ocorre Água de Inverno que foi encontrada com maior intensidade no verão de 2004. As águas de fundo da bacia Central são influenciadas pela Água de Plataforma de Alta Salinidade e por isso são mais frias e salinas do que nas outras bacias. Os resultados também forneceram uma estimativa da variabilidade hidrográfica das águas durante o biênio estudado. No ano de 2003 as águas de fundo estiveram mais frias e salinas do que em 2004. Todavia, o ano de 2004 apresentou uma tendência geral de diminuição da temperatura e da salinidade. / The Bransfield strait (EB) is located between the South Shetland islands and the north of the Antarctic peninsula. This is the most vulnerable part of the austral polar region to climatic changes due to its geographic position and being on the limit of the seasonal marine ice covering. In this context, as a semi-enclosed basin, the strait is an appropriate place for the study of the formation and temporal variability of deep and bottom waters. However, the separation of the water masses in the EB is difficult because they do not occur in their original form but rather mixed. With the objective of determining the structure and the variability of the water masses found in the EB, a hydrographic data set collected during the austral summers of 2003 and 2004 on board the NApOc Ary Rongel of Brazil’s Navy was used. The use of the methodology of the Optimum Multiparameter Analysis (OMP), associated with a classical hydrographic analysis, allowed the quantification of the relative contributions of the water types that participate on the formation of the intermediate, deep and bottom waters of the three basins that constitute the EB. The results demonstrate that the strait is filled, in its major part, by Modified Warm Deep Water (MWDW). In the superior layer, Winter Water (WW) occurs and was found with larger intensity in the 2004 summer. The bottom waters of the Central basin are influenced by the High Salinity Shelf Water (HSSW) and this is why they are colder and more saline than those in the other basins. The results also supplied an estimate of the hydrographic variability of waters during the studied biennium. In the year of 2003 the bottom waters were colder and more saline than of that in 2004. However, the year of 2004 presented a general trend of lower values of temperature and salinity.

O estreito de Bransfield (EB) localiza-se entre as ilhas Shetland do Sul e o norte da península Antártica. Esta é a parte da região polar austral mais vulnerável às mudanças climáticas devido a sua posição geográfica e por encontra-se no limite da cobertura de gelo marinho sazonal. Neste contexto, por ser uma bacia semi-fechada, o estreito é um local apropriado para o estudo da formação e da variabilidade temporal de águas profundas e de fundo. Contudo, a separação das massas de água no EB é difícil porque elas não ocorrem na suas formas originais e sim misturadas. Com o objetivo de determinar a estrutura e a variabilidade das massas de água presentes no EB, utilizaramse dados hidrográficos coletados durante os verões austrais de 2003 e 2004 a bordo do NApOc Ary Rongel da Marinha do Brasil. O emprego da metodologia da Análise Otimizada com Parâmetros Múltiplos, associada a uma análise hidrográfica clássica, permitiu a separação das contribuições percentuais das águas tipo que participam da formação das águas intermediárias, profundas e de fundo das três bacias que compõe o EB. Os resultados demonstram que o estreito é preenchido, na sua maior parte, por Água Cálida Profunda Modificada. Na camada superior ocorre Água de Inverno que foi encontrada com maior intensidade no verão de 2004. As águas de fundo da bacia Central são influenciadas pela Água de Plataforma de Alta Salinidade e por isso são mais frias e salinas do que nas outras bacias. Os resultados também forneceram uma estimativa da variabilidade hidrográfica das águas durante o biênio estudado. No ano de 2003 as águas de fundo estiveram mais frias e salinas do que em 2004. Todavia, o ano de 2004 apresentou uma tendência geral de diminuição da temperatura e da salinidade. / The Bransfield strait (EB) is located between the South Shetland islands and the north of the Antarctic peninsula. This is the most vulnerable part of the austral polar region to climatic changes due to its geographic position and being on the limit of the seasonal marine ice covering. In this context, as a semi-enclosed basin, the strait is an appropriate place for the study of the formation and temporal variability of deep and bottom waters. However, the separation of the water masses in the EB is difficult because they do not occur in their original form but rather mixed. With the objective of determining the structure and the variability of the water masses found in the EB, a hydrographic data set collected during the austral summers of 2003 and 2004 on board the NApOc Ary Rongel of Brazil’s Navy was used. The use of the methodology of the Optimum Multiparameter Analysis (OMP), associated with a classical hydrographic analysis, allowed the quantification of the relative contributions of the water types that participate on the formation of the intermediate, deep and bottom waters of the three basins that constitute the EB. The results demonstrate that the strait is filled, in its major part, by Modified Warm Deep Water (MWDW). In the superior layer, Winter Water (WW) occurs and was found with larger intensity in the 2004 summer. The bottom waters of the Central basin are influenced by the High Salinity Shelf Water (HSSW) and this is why they are colder and more saline than those in the other basins. The results also supplied an estimate of the hydrographic variability of waters during the studied biennium. In the year of 2003 the bottom waters were colder and more saline than of that in 2004. However, the year of 2004 presented a general trend of lower values of temperature and salinity.

Pesquisas versando sobre a distribuição de radionuclídeos naturais na Antártica são raras e desta forma, há grande interesse em se conhecer sua ocorrência e os fatores envolvidos com sua mobilização, transferência e acúmulo neste ambiente extremamente frágil. Os radionuclídeos naturais têm sido intensamente utilizados como traçadores no meio ambiente oceânico, auxiliando na compreensão de processos como afundamento, remoção e ressuspensão de partículas, mistura de massas dágua e circulação oceânica. O 234Th (t½ = 24,1 dias) é um radionuclídeo partículo-reativo produzido continuamente na água do mar pelo decaimento radioativo de seu precursor solúvel e de caráter conservativo com a salinidade 238U (t½ = 4,5 109 anos). Como apresenta meiavida relativamente curta, o 234Th é apropriado para quantificar processos que ocorrem em escala de tempo de dias a semanas. O desequilíbrio 234Th/ 238U nas águas superficiais do oceano tem sido utilizado para determinar o fluxo de carbono orgânico que afunda via material particulado. O fluxo de partículas produtivas biologicamente para além da zona eufótica no Oceano Austral tem destaque especial devido à sua importância no controle das concentrações de CO2 na atmosfera. Os radionuclídeos 210Pb (t½ = 22,3 anos) e 210Po (t½ = 138 dias) também são partículo-reativos. O desequilíbrio 210Po/ 210Pb tem sido utilizado para estimar os fluxos de partículas exportadas no oceano em uma escala de tempo de várias semanas. Os isótopos de Ra de meias-vidas longas, 226Ra (t½ = 1.600 anos) e 228Ra (t½ = 5,75 anos) são solúveis na água do mar exibem propriedades únicas que os tornam bons traçadores de massas dágua. Este trabalho teve por objetivos estudar as distribuições dos radionuclídeos naturais 238U, 234Th, 226Ra, 228Ra, 210Pb e 210Po no Estreito de Bransfield, durante duas campanhas realizadas no Verão Austral de 2011 (OPERANTAR XXIX e XXX). / Research on the distribution of natural radionuclides in Antartica is rare and thus, there is great interest in to know their occurrence and factors related to its mobilization, transference and accumulation in this extremely fragile environment. Natural radionuclides have been used intensively as tracers in the ocean, helping to better understand processes as sinking and particle ressuspention, water masses mixture and oceanic circulation. 234Th (t½ = 24.1 days) is a particle-reactive radionuclide produced continuously in seawater by the decay of its soluble precursor conservative with salinity 238U (t½ = 4.5 109 years). Since 234Th presents relatively short half-life, it is used to quantify processes that occur in temporal scale varying from days to weeks. The disequilibrium 234Th/ 238U in the surface ocean has been applied to estimate carbon fluxes exported via sinking material. The flux of particles biologically productive out of the euphotic zone in the Southern Ocean has special attention due to its importance in the control of CO2 atmospheric concentrations. The radionuclides 210Pb (t½ = 22.3 years) and 210Po (t½ = 138 days) are also particle-reactive. The disequilibrium 210Po/ 210Pb has been used to estimate fluxes of particles exported in the ocean in the time scale of weeks. The long-lived Ra isotopes, 226Ra (t½ = 1,600 years) and 228Ra (t½ = 5.75 years) are soluble in seawater, presenting unique properties that make them excellent tracers of water masses. This research work had the aim to study the distributions of natural radionuclides 238U, 234Th, 226Ra, 228Ra, 210Pb and 210Po in the Bransfield Strait during 2 samplings carried out in the 2011 Austral Summer (OPERANTAR XXIX and XXX).

Pesquisas versando sobre a distribuição de radionuclídeos naturais na Antártica são raras e desta forma, há grande interesse em se conhecer sua ocorrência e os fatores envolvidos com sua mobilização, transferência e acúmulo neste ambiente extremamente frágil. Os radionuclídeos naturais têm sido intensamente utilizados como traçadores no meio ambiente oceânico, auxiliando na compreensão de processos como afundamento, remoção e ressuspensão de partículas, mistura de massas dágua e circulação oceânica. O 234Th (t½ = 24,1 dias) é um radionuclídeo partículo-reativo produzido continuamente na água do mar pelo decaimento radioativo de seu precursor solúvel e de caráter conservativo com a salinidade 238U (t½ = 4,5 109 anos). Como apresenta meiavida relativamente curta, o 234Th é apropriado para quantificar processos que ocorrem em escala de tempo de dias a semanas. O desequilíbrio 234Th/ 238U nas águas superficiais do oceano tem sido utilizado para determinar o fluxo de carbono orgânico que afunda via material particulado. O fluxo de partículas produtivas biologicamente para além da zona eufótica no Oceano Austral tem destaque especial devido à sua importância no controle das concentrações de CO2 na atmosfera. Os radionuclídeos 210Pb (t½ = 22,3 anos) e 210Po (t½ = 138 dias) também são partículo-reativos. O desequilíbrio 210Po/ 210Pb tem sido utilizado para estimar os fluxos de partículas exportadas no oceano em uma escala de tempo de várias semanas. Os isótopos de Ra de meias-vidas longas, 226Ra (t½ = 1.600 anos) e 228Ra (t½ = 5,75 anos) são solúveis na água do mar exibem propriedades únicas que os tornam bons traçadores de massas dágua. Este trabalho teve por objetivos estudar as distribuições dos radionuclídeos naturais 238U, 234Th, 226Ra, 228Ra, 210Pb e 210Po no Estreito de Bransfield, durante duas campanhas realizadas no Verão Austral de 2011 (OPERANTAR XXIX e XXX). / Research on the distribution of natural radionuclides in Antartica is rare and thus, there is great interest in to know their occurrence and factors related to its mobilization, transference and accumulation in this extremely fragile environment. Natural radionuclides have been used intensively as tracers in the ocean, helping to better understand processes as sinking and particle ressuspention, water masses mixture and oceanic circulation. 234Th (t½ = 24.1 days) is a particle-reactive radionuclide produced continuously in seawater by the decay of its soluble precursor conservative with salinity 238U (t½ = 4.5 109 years). Since 234Th presents relatively short half-life, it is used to quantify processes that occur in temporal scale varying from days to weeks. The disequilibrium 234Th/ 238U in the surface ocean has been applied to estimate carbon fluxes exported via sinking material. The flux of particles biologically productive out of the euphotic zone in the Southern Ocean has special attention due to its importance in the control of CO2 atmospheric concentrations. The radionuclides 210Pb (t½ = 22.3 years) and 210Po (t½ = 138 days) are also particle-reactive. The disequilibrium 210Po/ 210Pb has been used to estimate fluxes of particles exported in the ocean in the time scale of weeks. The long-lived Ra isotopes, 226Ra (t½ = 1,600 years) and 228Ra (t½ = 5.75 years) are soluble in seawater, presenting unique properties that make them excellent tracers of water masses. This research work had the aim to study the distributions of natural radionuclides 238U, 234Th, 226Ra, 228Ra, 210Pb and 210Po in the Bransfield Strait during 2 samplings carried out in the 2011 Austral Summer (OPERANTAR XXIX and XXX).

El movimiento del mar (corrientes, olas...) es un factor determinante de las condiciones ambientales del medio marino. Estas condiciones son alteradas por las actuaciones humanas mediante la construcción de diques o espigones, el tendido de tuberías submarinas, la ejecución de planes de ordenación de playas, etc...Para evaluar y predecir los efectos de las actuaciones humanas en la zona litoral (e.g. alteraciones de la línea de orilla, contaminación debida a la emisión de efluentes químicos o térmicos, etc...) es necesario simular el flujo marino mediante un modelo matemático que nos permita abordar este cometido con total generalidad, aunque introduciendo por economía computacional, todas las simplificaciones que la naturaleza física del problema permita. En el estudio de la circulación marina en áreas de plataforma continental, bahías y estuarios poco estratificados, etc, es frecuente el uso de una versión simplificada de las ecuaciones de Navier-Stokes para aguas someras, comúnmente denominadas ecuaciones de Shallow-Water (SWE) (ver e.g. Abbot, 1979).Entre 1987 y 1990, se desarrolló en el Laboratorio de Ingeniería Marítima de la Universitat Politècnica de Catalunya un modelo quasi-3D en elementos finitos (ANASTASE) para resolver las SWE en régimen estacionario, encaminado al estudio oceanógrafico de la circulación en las zonas de rompientes y de plataforma continental a bajo coste computacional. El esquema numérico del modelo se basaba en una versión modificada del método de la función de penalización (García, 1990). Su uso práctico puso de manifiesto un conjunto de problemas característicos de códigos similares a éste (García et al., 1990; Espino et al.; 1992), cuyo denominador común es el no cumplimiento de la condición de incompresibilidad (Pelletier et al., 1989). Por otro lado, la elección de elementos Ql/PO para "abaratar" el coste de las soluciones numéricas planteaba, además de inconvenientes de tipo teórico, restricciones en cuanto a la bondad de los campos de presión (o altura de la superficie libre) calculadas por el modelo. En esta memoria se pretende desarrollar um modelo quasi-3D en elementos finitos que elimine los problemas que limitan la aplicabilidad/de ANASTASE. En segundo lugar, se investigan, haciendo uso del nuevo código, rasgos de la circulación general inducida por el viento en dos regiones con interés oceanógrafico: El Golfo de St. Jordi (Mediterráneo Occidental) y el Estrecho de Bransfield (Antártida).

A quase inacessibilidade de grandes partes do Oceano Austral torna o conhecimento da espessura do gelo marinho limitado. Esta informação é essencial para a determinação do balanço de massa deste componente da criosfera. Na transição do inverno para a primavera de 2006, uma equipe de pesquisadores, coletou uma série de perfis de espessura de gelo marinho no norte e noroeste do mar de Weddell. Eles estavam a bordo do navio de pesquisa alemão Polarstern do Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) e utilizaram um sistema composto por um sensor eletromagnético, altímetro laser e um Sistema de Posicionamento Global Diferencial (DGPS) aerotransportado por helicóptero. Simultaneamente, a Agência Espacial Europeia (ESA), adquiriu imagens ENVISAT ASAR WSM da área de pesquisa. O objetivo principal desta tese é determinar a relação existente entre o retroespalhamento medido pelo Radar de Abertura Sintética e a espessura do gelo marinho obtida pelo HEM (Helicopter-borne ElectroMagnetic system) usando os dados citados acima. Utilizamos os programas de computador NEST®, MATLAB®, EXCEL®, ArcGIS®/ArcMAP®, para processar, analisar e selecionar as imagens, para determinar a relação entre o retroespalhamento e as medidas, quase-tempo-coincidentes, de espessura do gelo. Projetamos as trajetórias dos voos sobre as imagens obtidas nas mesmas datas e extraímos os pixels referentes aos locais onde foram medidas as espessuras de gelo marinho. Apropriamos os valores de espessura do gelo para a área de cada pixel sobre o qual se referiam. Uma análise estatística determinou que o parâmetro que melhor representa a espessura do gelo dentro da área do pixel é a média. A regressão linear é a melhor forma de ajuste das relações entre o valor de retroespalhamento do pixel e a espessura do gelo marinho contido na área deste pixel. O coeficiente de correlação linear de Pearson, resultante de análise paramétrica, indica uma forte correlação (0,75) entre retroespalhamento e espessura do gelo marinho. Porém, a análise não paramétrica de Spearman resultou em um coeficiente de correlação baixo (0,06) o que pode indicar que os dados analisados são compostos por duas populações distintas (e.g., gelo de primeiro ano e plurianual). Contudo, a análise não paramétrica de Kolmogorov-Smirnov aventa a possibilidade de que não tenhamos amostrado toda população. Esta seria a razão de não haver valores de espessuras relativas ao intervalo entre -9.21dB e -1.35dB, o que poderia induzir ao baixo valor do coeficiente de correlação na análise de Spearman. Aplicamos a equação linear: y=0,6345x+12,015 às imagens e pudemos separá-las em doze classes: uma para água e onze para gelo marinho, estas com intervalos de um metro. Isto possibilitou a observação de importantes feições oceanográficas como: canais de águas abertas; cristas de compressão, decaimento do gelo marinho, deslocamento de icebergs (como indicadores de correntes, marés e ventos), liberação de gelo por geleiras de maré, desprendimento de iceberg da plataforma de gelo Larsen C, esteiras de ondas e vórtices oceânicos. Com base no exposto, podemos afirmar que, estatisticamente, nossos resultados são robustos e significantes, com nível de confiança entre 95% e 99%. A equação que propomos é um primeiro passo para inferir-se a espessura do gelo marinho a partir de coeficientes de retroespalhamento SAR. / The almost inaccessibility of large parts of the Southern Ocean makes the knowledge on the sea-ice thickness limited. This information is essential for determining the mass balance of this cryosphere component. During the transition from winter to spring 2006, a researcher team performed several sea-ice thickness profiles in the north and northwest of the Weddell Sea. They were aboard the German research vessel Polarstern from the Alfred-Wegener-Institute, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) and utilizing for those measurements a Helicopter-borne Electromagnetic system (HEM). The HEM is composed of an electromagnetic sensor, laser altimeter, and a Differential Global Positioning System (DGPS). Simultaneously, the European Space Agency (ESA) ENVISAT ASAR WSM acquired images from the research area. The main objective of this thesis is to determine the relationship between the Synthetic Aperture Radar backscattering and the HEM’s sea-ice thickness measurements using data listed above. We used the computer programs: NEST®, MATLAB®, EXCEL®, ArcGIS® / ArcMap®, to process, analyze and select images, in order to determine the relationship between the backscattering and the quasi-time-coincident ice thickness measurements. We projected the flights trajectories on the images obtained on the same dates, extracting the pixels pertaining to the places where the sea-ice thicknesses were determined. We ascribed ice thickness values for each area covered by the pixel. A statistical analysis determined that the best ice thickness parameter within a pixel area is its mean. Linear regression is the best way to adjust the relationship between the pixel backscatter value and the sea-ice thickness contained within the pixel area. The Pearson linear correlation coefficient, resulting from parametric analysis, indicates a strong correlation (0.75) between backscatter and sea-ice thickness. However, the nonparametric Spearman analysis resulted in a low correlation coefficient (0.06), which may indicate that the analyzed data consist of two distinct populations (e.g., first-year and multi-year ice). However, the Kolmogorov-Smirnov nonparametric analysis brought up the possibility that we just have not sampled the entire population. This could explain the no existence of sea-ice thicknesses values on the interval from -9.21dB to -1.35dB, which could lead to the low correlation coefficient in the Spearman analysis. We applied the linear equation: =,+, to the images, separating them into twelve classes: one for water and eleven to sea-ice, the latter in one-meter thickness intervals. The results enabled the observation of important oceanographic features such as open water channels, pressure ridges, sea-ice decay, icebergs motion (as indicators of currents, tides and winds), glaciers discharge, iceberg calving from Larsen C ice shelf, wakes and oceanic eddies. Based on the foregoing, we can say that, statistically, our results are robust and significantly, with a confidence level from 95% to 99%. The proposed equation is a first step to inferring sea-ice thickness from SAR backscatter coefficients.

A quase inacessibilidade de grandes partes do Oceano Austral torna o conhecimento da espessura do gelo marinho limitado. Esta informação é essencial para a determinação do balanço de massa deste componente da criosfera. Na transição do inverno para a primavera de 2006, uma equipe de pesquisadores, coletou uma série de perfis de espessura de gelo marinho no norte e noroeste do mar de Weddell. Eles estavam a bordo do navio de pesquisa alemão Polarstern do Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) e utilizaram um sistema composto por um sensor eletromagnético, altímetro laser e um Sistema de Posicionamento Global Diferencial (DGPS) aerotransportado por helicóptero. Simultaneamente, a Agência Espacial Europeia (ESA), adquiriu imagens ENVISAT ASAR WSM da área de pesquisa. O objetivo principal desta tese é determinar a relação existente entre o retroespalhamento medido pelo Radar de Abertura Sintética e a espessura do gelo marinho obtida pelo HEM (Helicopter-borne ElectroMagnetic system) usando os dados citados acima. Utilizamos os programas de computador NEST®, MATLAB®, EXCEL®, ArcGIS®/ArcMAP®, para processar, analisar e selecionar as imagens, para determinar a relação entre o retroespalhamento e as medidas, quase-tempo-coincidentes, de espessura do gelo. Projetamos as trajetórias dos voos sobre as imagens obtidas nas mesmas datas e extraímos os pixels referentes aos locais onde foram medidas as espessuras de gelo marinho. Apropriamos os valores de espessura do gelo para a área de cada pixel sobre o qual se referiam. Uma análise estatística determinou que o parâmetro que melhor representa a espessura do gelo dentro da área do pixel é a média. A regressão linear é a melhor forma de ajuste das relações entre o valor de retroespalhamento do pixel e a espessura do gelo marinho contido na área deste pixel. O coeficiente de correlação linear de Pearson, resultante de análise paramétrica, indica uma forte correlação (0,75) entre retroespalhamento e espessura do gelo marinho. Porém, a análise não paramétrica de Spearman resultou em um coeficiente de correlação baixo (0,06) o que pode indicar que os dados analisados são compostos por duas populações distintas (e.g., gelo de primeiro ano e plurianual). Contudo, a análise não paramétrica de Kolmogorov-Smirnov aventa a possibilidade de que não tenhamos amostrado toda população. Esta seria a razão de não haver valores de espessuras relativas ao intervalo entre -9.21dB e -1.35dB, o que poderia induzir ao baixo valor do coeficiente de correlação na análise de Spearman. Aplicamos a equação linear: y=0,6345x+12,015 às imagens e pudemos separá-las em doze classes: uma para água e onze para gelo marinho, estas com intervalos de um metro. Isto possibilitou a observação de importantes feições oceanográficas como: canais de águas abertas; cristas de compressão, decaimento do gelo marinho, deslocamento de icebergs (como indicadores de correntes, marés e ventos), liberação de gelo por geleiras de maré, desprendimento de iceberg da plataforma de gelo Larsen C, esteiras de ondas e vórtices oceânicos. Com base no exposto, podemos afirmar que, estatisticamente, nossos resultados são robustos e significantes, com nível de confiança entre 95% e 99%. A equação que propomos é um primeiro passo para inferir-se a espessura do gelo marinho a partir de coeficientes de retroespalhamento SAR. / The almost inaccessibility of large parts of the Southern Ocean makes the knowledge on the sea-ice thickness limited. This information is essential for determining the mass balance of this cryosphere component. During the transition from winter to spring 2006, a researcher team performed several sea-ice thickness profiles in the north and northwest of the Weddell Sea. They were aboard the German research vessel Polarstern from the Alfred-Wegener-Institute, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) and utilizing for those measurements a Helicopter-borne Electromagnetic system (HEM). The HEM is composed of an electromagnetic sensor, laser altimeter, and a Differential Global Positioning System (DGPS). Simultaneously, the European Space Agency (ESA) ENVISAT ASAR WSM acquired images from the research area. The main objective of this thesis is to determine the relationship between the Synthetic Aperture Radar backscattering and the HEM’s sea-ice thickness measurements using data listed above. We used the computer programs: NEST®, MATLAB®, EXCEL®, ArcGIS® / ArcMap®, to process, analyze and select images, in order to determine the relationship between the backscattering and the quasi-time-coincident ice thickness measurements. We projected the flights trajectories on the images obtained on the same dates, extracting the pixels pertaining to the places where the sea-ice thicknesses were determined. We ascribed ice thickness values for each area covered by the pixel. A statistical analysis determined that the best ice thickness parameter within a pixel area is its mean. Linear regression is the best way to adjust the relationship between the pixel backscatter value and the sea-ice thickness contained within the pixel area. The Pearson linear correlation coefficient, resulting from parametric analysis, indicates a strong correlation (0.75) between backscatter and sea-ice thickness. However, the nonparametric Spearman analysis resulted in a low correlation coefficient (0.06), which may indicate that the analyzed data consist of two distinct populations (e.g., first-year and multi-year ice). However, the Kolmogorov-Smirnov nonparametric analysis brought up the possibility that we just have not sampled the entire population. This could explain the no existence of sea-ice thicknesses values on the interval from -9.21dB to -1.35dB, which could lead to the low correlation coefficient in the Spearman analysis. We applied the linear equation: =,+, to the images, separating them into twelve classes: one for water and eleven to sea-ice, the latter in one-meter thickness intervals. The results enabled the observation of important oceanographic features such as open water channels, pressure ridges, sea-ice decay, icebergs motion (as indicators of currents, tides and winds), glaciers discharge, iceberg calving from Larsen C ice shelf, wakes and oceanic eddies. Based on the foregoing, we can say that, statistically, our results are robust and significantly, with a confidence level from 95% to 99%. The proposed equation is a first step to inferring sea-ice thickness from SAR backscatter coefficients.

A quase inacessibilidade de grandes partes do Oceano Austral torna o conhecimento da espessura do gelo marinho limitado. Esta informação é essencial para a determinação do balanço de massa deste componente da criosfera. Na transição do inverno para a primavera de 2006, uma equipe de pesquisadores, coletou uma série de perfis de espessura de gelo marinho no norte e noroeste do mar de Weddell. Eles estavam a bordo do navio de pesquisa alemão Polarstern do Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) e utilizaram um sistema composto por um sensor eletromagnético, altímetro laser e um Sistema de Posicionamento Global Diferencial (DGPS) aerotransportado por helicóptero. Simultaneamente, a Agência Espacial Europeia (ESA), adquiriu imagens ENVISAT ASAR WSM da área de pesquisa. O objetivo principal desta tese é determinar a relação existente entre o retroespalhamento medido pelo Radar de Abertura Sintética e a espessura do gelo marinho obtida pelo HEM (Helicopter-borne ElectroMagnetic system) usando os dados citados acima. Utilizamos os programas de computador NEST®, MATLAB®, EXCEL®, ArcGIS®/ArcMAP®, para processar, analisar e selecionar as imagens, para determinar a relação entre o retroespalhamento e as medidas, quase-tempo-coincidentes, de espessura do gelo. Projetamos as trajetórias dos voos sobre as imagens obtidas nas mesmas datas e extraímos os pixels referentes aos locais onde foram medidas as espessuras de gelo marinho. Apropriamos os valores de espessura do gelo para a área de cada pixel sobre o qual se referiam. Uma análise estatística determinou que o parâmetro que melhor representa a espessura do gelo dentro da área do pixel é a média. A regressão linear é a melhor forma de ajuste das relações entre o valor de retroespalhamento do pixel e a espessura do gelo marinho contido na área deste pixel. O coeficiente de correlação linear de Pearson, resultante de análise paramétrica, indica uma forte correlação (0,75) entre retroespalhamento e espessura do gelo marinho. Porém, a análise não paramétrica de Spearman resultou em um coeficiente de correlação baixo (0,06) o que pode indicar que os dados analisados são compostos por duas populações distintas (e.g., gelo de primeiro ano e plurianual). Contudo, a análise não paramétrica de Kolmogorov-Smirnov aventa a possibilidade de que não tenhamos amostrado toda população. Esta seria a razão de não haver valores de espessuras relativas ao intervalo entre -9.21dB e -1.35dB, o que poderia induzir ao baixo valor do coeficiente de correlação na análise de Spearman. Aplicamos a equação linear: y=0,6345x+12,015 às imagens e pudemos separá-las em doze classes: uma para água e onze para gelo marinho, estas com intervalos de um metro. Isto possibilitou a observação de importantes feições oceanográficas como: canais de águas abertas; cristas de compressão, decaimento do gelo marinho, deslocamento de icebergs (como indicadores de correntes, marés e ventos), liberação de gelo por geleiras de maré, desprendimento de iceberg da plataforma de gelo Larsen C, esteiras de ondas e vórtices oceânicos. Com base no exposto, podemos afirmar que, estatisticamente, nossos resultados são robustos e significantes, com nível de confiança entre 95% e 99%. A equação que propomos é um primeiro passo para inferir-se a espessura do gelo marinho a partir de coeficientes de retroespalhamento SAR. / The almost inaccessibility of large parts of the Southern Ocean makes the knowledge on the sea-ice thickness limited. This information is essential for determining the mass balance of this cryosphere component. During the transition from winter to spring 2006, a researcher team performed several sea-ice thickness profiles in the north and northwest of the Weddell Sea. They were aboard the German research vessel Polarstern from the Alfred-Wegener-Institute, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) and utilizing for those measurements a Helicopter-borne Electromagnetic system (HEM). The HEM is composed of an electromagnetic sensor, laser altimeter, and a Differential Global Positioning System (DGPS). Simultaneously, the European Space Agency (ESA) ENVISAT ASAR WSM acquired images from the research area. The main objective of this thesis is to determine the relationship between the Synthetic Aperture Radar backscattering and the HEM’s sea-ice thickness measurements using data listed above. We used the computer programs: NEST®, MATLAB®, EXCEL®, ArcGIS® / ArcMap®, to process, analyze and select images, in order to determine the relationship between the backscattering and the quasi-time-coincident ice thickness measurements. We projected the flights trajectories on the images obtained on the same dates, extracting the pixels pertaining to the places where the sea-ice thicknesses were determined. We ascribed ice thickness values for each area covered by the pixel. A statistical analysis determined that the best ice thickness parameter within a pixel area is its mean. Linear regression is the best way to adjust the relationship between the pixel backscatter value and the sea-ice thickness contained within the pixel area. The Pearson linear correlation coefficient, resulting from parametric analysis, indicates a strong correlation (0.75) between backscatter and sea-ice thickness. However, the nonparametric Spearman analysis resulted in a low correlation coefficient (0.06), which may indicate that the analyzed data consist of two distinct populations (e.g., first-year and multi-year ice). However, the Kolmogorov-Smirnov nonparametric analysis brought up the possibility that we just have not sampled the entire population. This could explain the no existence of sea-ice thicknesses values on the interval from -9.21dB to -1.35dB, which could lead to the low correlation coefficient in the Spearman analysis. We applied the linear equation: =,+, to the images, separating them into twelve classes: one for water and eleven to sea-ice, the latter in one-meter thickness intervals. The results enabled the observation of important oceanographic features such as open water channels, pressure ridges, sea-ice decay, icebergs motion (as indicators of currents, tides and winds), glaciers discharge, iceberg calving from Larsen C ice shelf, wakes and oceanic eddies. Based on the foregoing, we can say that, statistically, our results are robust and significantly, with a confidence level from 95% to 99%. The proposed equation is a first step to inferring sea-ice thickness from SAR backscatter coefficients.