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In this thesis, I explore the climate system's response to symmetric abrupt and transient CO₂ forcing across a range of concentrations, from ⅛ ⨉ to 8⨉CO₂, relative to pre-industrial levels. I use two CMIP6 class models: the CESM Large Ensemble (CESM-LE) model configuration and the NASA Goddard Institute for Space Studies Model E2.1-G (GISS-E2.1-G). I use a hierarchy of (1) fully coupled atmosphere-ocean-sea-ice-land, (2) slab ocean, and (3) prescribed sea surface temperature simulations to analyze and support the findings. First, I find an asymmetric response in global mean surface air temperature (𝚫𝜯_s) and effective climate sensitivity (EffCS) between colder and warmer experiments. The 𝚫𝜯_s response at 8⨉CO₂ is more than a third larger than the corresponding cooling at ⅛⨉CO₂. I attribute this assymetry primarily due to the non-logarithmic CO₂ forcing, not to changes in the radiative feedbacks. Second, I identify a non-monotonic response of EffCS in the warmer scenarios, with a minimum occurring at 4⨉CO₂ (3⨉CO₂) in CESM-LE (GISS-E2.1-G). This minimum in the warming simulations is associated with a non-monotonicity in the radiative feedback. Similar non-monotonic responses in Northern Hemisphere sea-ice, precipitation, the latitude of zero precipitation-minus-evaporation, and the strength of the Hadley cell are also identified. Comparing the climate response over the same CO₂ range between fully coupled and slab-ocean versions of the same models, I demonstrate that the climate system’s non-monotonic response is linked to changes in ocean dynamics, associated with a collapse of the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). Third, to establish the significance of North Atlantic cooling in driving the non-monotonic changes in the radiative feedback, I conducted additional atmosphere-only (AMIP) simulations using the same models but with prescribed sea surface temperatures (SSTs) restricted to different regions. Through these simulations, I uncovered that the minimum EffCS value, characterized by notably negative radiative feedbacks, primarily originates from relative cooling of the sea surface temperature (SST) in the tropical and subtropical North Atlantic. This cooling of SSTs contributes to an increase in low-level cloud content in the eastern region of the North Atlantic, subsequently leading to a pronounced negative (stabilizing) feedback response. Furthermore, I investigated the state dependence of the effective radiative forcing (ERF) from 1/16 ⨉ to 16⨉CO₂. I found that ERF increases with CO₂ concentration due to the increase in Instantaneous Radiative Forcing (IRF). Specifically, the IRF increases at higher CO₂ values primarily due to stronger stratospheric cooling induced by CO₂ forcing. On the other hand, the radiative adjustments counteract the IRF increase, causing the ERF to rise at a slower pace compared to the corresponding increase in IRF induced by higher CO₂ concentrations. Lastly, I studied the winter storm tracks in the Southern Hemisphere, focusing on experiments up to 8⨉CO₂. Through this analysis, I identified a non-linear response in the low latitude storm tracks. It is projected that the storm tracks will experience an intensification by the end of the century. However, my findings reveal that this intensification does not scale linearly with CO₂ forcing. In fact, the storm tracks shift poleward, including a reduction of the storm tracks at low-mid latitudes and intensification at mid-high latitudes.

The waters of the Indian Ocean southeast of Africa are a crucial junction for surface and deep ocean processes that serve as vital controls on Earth’s climate system. At the surface, the Agulhas Current, its retroflection, and Agulhas Leakage transfer water from the Indian and South Atlantic. The addition of this heat and salt to the Atlantic Basin helps drive the Meridional Overturning Circulation and the formation of deep water in the North Atlantic Ocean. On the timescales of centuries, the Meridional Overturning Circulation ultimately returns this water back to the Indian Ocean in the form of North Atlantic Deep Water. Proxy reconstructions show that the vigor of ocean overturning is immensely important to the global climate system, driving changes in atmospheric CO₂ concentrations and temperature and precipitation patterns across the planet. I use x-ray fluorescence core scanning, sediment provenance techniques, and core images from International Ocean Discovery Program Site U1474, located in the Natal Valley of the southwest Indian Ocean, to investigate past changes in the Agulhas Current and North Atlantic Deep Water. 40K/40Ar provenance ages measured on the clay fraction of sediment from Site U1474 indicate that, despite its great distance from the core site, the Zambezi is the most important factor influencing the deposition of terrigenous sediment in the Natal Valley. We present these results in a quantitative way, reinforcing the conclusions of previous studies. However, a comparison to newly available proxy records influenced by current speed and hydroclimate suggests that the strength of the Agulhas does not have a major influence on terrigenous sediment sources, at least at the headwaters of the Agulhas Current. Instead, I suggest that low-latitude hydrologic processes driven by zonal and meridional temperature gradients in conjunction with sea level are responsible for sediment source variability. In core photos, I found evidence for deep water variability in the Natal Valley in the form of millimeter-to-centimeter scale layers of olive-green sediment. To an overwhelming extent, these layers are formed during glacial periods, especially at their termination. I complement observations at Site U1474 with published proxy data for oxygen concentrations and measurements of total organic carbon percent in the Natal Valley and by extending our search for these green layers to core sites around the world. With these data, it is possible to confidently connect these layers to organic carbon concentrations in the sediment, reduction-oxidation processes in sediments following burial, and the local concentration of dissolved oxygen in the deep water. There are comparable fluctuations in the abundances of green layers in core sites in the path of North Atlantic Deep Water during glacial cycles, where more frequent and more intense green layer formation is driven by higher bottom water oxygen concentrations. Peaks in the abundance of green layers approximately 250 ka and 900 thousand years ago coincide with global scale excursions toward isotopically light benthic carbon isotopes. Connecting the green layers to the release of isotopically light organic carbon from sediments leads me to propose that long-observed fluctuations in the carbon cycle may be attributable to deep ocean oxygenation.

Em escalas interanuais a advecção de calor, sal e nutrientes pode afetar a produtividade primária. Pode-se citar a Circulação de Revolvimento Meridional (MOC) no impacto da concentração de clorofila. Neste estudo, a partir do método Multidimensional Empirical Mode Decomposition foram obtidos tendências decadais de PAR, nitrato integrado na coluna d\'água, concentração de clorofila e fluxo de volume da MOC. Em variações de baixa frequência há uma relação entre o transporte de volume da MOC com o nitrato integrado na coluna d\'água no Atlântico Sul, e consequentemente, na concentração de clorofila. Dois possíveis cenários foram identificados sobre o efeito da MOC no nitrato integrado e na concentração de clorofila. O cenário 1 apresenta uma relação direta no sistema MOC-nitrato integrado-concentração de clorofila, enquanto o efeito do cenário 2 é indireto, com a MOC afetando outras variáveis que perturbam o sistema. Neste estudo também foi analisado a influência de teleconexões atmosféricas na MOC do Atlântico Sul. Foi achado indícios da influência da Oscilação Antártica na MOC do Atlântico Sul em escalas decadais. Conclui-se que variações de baixa frequência no fluxo de volume da MOC alteram o padrão espaço-temporal da concentração de clorofila no Atlântico Sul. / On interannual timescales the advection of heat, salt and nutrients can affect the primary production. The influence of the Meridional Overturning Circulation (MOC) over the chlorophyll concentration can be mentioned. In this study, decadal trends of PAR, integrated nitrate over the water column, chlorophyll and volume flux of the MOC were obtained using the Multidimensional Empirical Mode Decomposition method. On low frequency variations there is a relationship between the MOC volume transport with integrated nitrate over the water column in the South Atlantic, and therefore, on chlorophyll concentration. Two scenarios were identified as possible mechanisms of influence of the MOC over integrated nitrate and chlorophyll concentrations. Scenario 1 presents a direct relationship on the system MOC-integrated nitrate-chlorophyll concentration, while scenario 2 has an indirect effect, with the MOC affecting other variables that disturb the system. In this study the influence of atmospheric teleconnections on the South Atlantic MOC were also investigated. It was found evidence that the Antarctic Oscillation can affect the South Atlantic MOC on decadal timescales. It was concluded that low frequency variability on the volume flux of the MOC can alter the spatiotemporal pattern of the chlorophyll concentration on the South Atlantic.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-08-16T16:14:44Z No. of bitstreams: 1 Raul Viana Novasco_.pdf: 34645406 bytes, checksum: 860399424cd3a4acfdeef7b45c9a2c66 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T16:14:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Raul Viana Novasco_.pdf: 34645406 bytes, checksum: 860399424cd3a4acfdeef7b45c9a2c66 (MD5) Previous issue date: 2018-04-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Por meio desta tese serão apresentados os resultados de esforços empregados no intuito de elaborar um quadro interpretativo para o processo de ocupação pré-colonial empreendido pelas populações Jê Meridionais no planalto de Santa Catarina. A construção do argumento foi subsidiada por dados arqueológicos, obtidos nos sítios de estruturas subterrâneas localizados no município de São José do Cerrito, e por estudos paleoambientais realizados no mesmo município, especificamente para o desenvolvimento deste trabalho. Esta pesquisa está inserida em um projeto guarda-chuvas executado pela equipe do Instituto Anchietano de Pesquisas, da Universidade do Vale do Rio dos Sinos, cujo início remonta ao ano de 2008 e teve sua última etapa de campo em 2017. Os dados arqueológicos manipulados nessa tese provêm de 12 sítios arqueológicos escavados no âmbito deste projeto, e compõem uma importante base de dados acerca da cultura material que caracteriza os sítios arqueológicos com estruturas subterrâneas dos Campos de Lages. A partir desses dados foi possível estabelecer quatro padrões de assentamento para os sítios de São José do Cerrito que, conforme demonstram os dados cronológicos obtidos nos sítios, representam três diferentes momentos do processo de ocupação Jê Meridional nessa porção do planalto catarinense: um primeiro momento, situado no primeiro milênio antes de Cristo, e que é marcado pelos assentamentos sem estruturas subterrâneas; o segundo momento, cronologicamente situado entre os séculos VI e X da era Cristã, e que é caracterizado pelos grandes aglomerados de pequenas casas subterrâneas e pelas grandes áreas de fogo localizadas imediatas às depressões; e o terceiro momento, que se estende do século XI ao XVII e, que, no início, é representado pelas grandes estruturas subterrâneas, seus respectivos aterros-plataforma e a ocorrência de pequenas vasilhas cerâmicas; mas, em sua parte final, registra a retomada das estruturas subterrâneas com diâmetros inferiores a 10 metros e a introdução da grandes vasilhas cerâmicas e seu uso como mobiliário doméstico. Os dados paleoambientais, por sua vez, demonstram que ao longo do processo de ocupação empreendido por essas populações, o ambiente não sofre significativas modificações, e que a paisagem seria composta predominantemente por campos abertos com butiazeiros, entremeados por malhas de floresta com araucária. / In this thesis will be presented the results of efforts applied in order to elaborate an interpretative framework for the process of pre-colonial occupation undertaken by the Southern Jê populations in the Santa Catarina plateau. The construction of the plot was subsidized by archaeological data, obtained from pit-houses located in the municipality of São José do Cerrito, and by paleoenvironmental studies carried out in the same municipality, specifically for the development of this work. This research is part of a large project carried out by the team of the Instituto Anchietano de Pesquisas, Universidade do Vale do Rio dos Sinos, whose beginning dates back to 2008 and had its last field stage in 2017. The archaeological data manipulated in this thesis of 12 sites excavated under this project, and compose an important database on the material culture that characterizes the archaeological sites with pit-houses of the Campos de Lages region. From these data it was possible to establish four settlement patterns for the sites of São José do Cerrito, which, according to the chronological data obtained in the sites, represent three different moments of the Southern Jê occupation in this portion of the Santa Catarina plateau: a first moment, situated in the first millennium BC, and marked by settlements without underground structures; the second moment, chronologically situated between the sixth and tenth centuries of the Christian era, which is characterized by the large clusters of small pit-houses and the large areas of fire located immediately to the depressions; and the third, which extends from the eleventh to the seventeenth centuries, and which at the beginning is represented by the great pit-houses, their respective landfills and the occurrence of small ceramic vessels; but in its final part it records the resumption of pit-houses with diameters of less than 10 meters and the introduction of large ceramic vessels and their use as domestic furniture. The paleoenvironmental data, on the other hand, demonstrate that during the occupation process undertaken by these populations, the environment does not undergo significant modifications, and that the landscape would be composed predominantly of open grasslands with butiazeiros, interspersed by forest mesh with araucaria. / Por medio de esta tesis se presentarán los resultados de esfuerzos empleados con el fin de elaborar un marco interpretativo para el proceso de ocupación precolonial emprendido por las poblaciones Jê Meridionales en la meseta de Santa Catarina. La construcción del argumento fue subsidiada por datos arqueológicos, obtenidos en los sitios de estructuras subterráneas ubicadas en el municipio de São Jose do Cerrito, y por estudios paleoambientales realizados en el mismo municipio, específicamente para el desarrollo de este trabajo. Esta investigación está inserta en un proyecto paraguas ejecutado por el equipo del Instituto Anchietano de Pesquisas de la Universidade do Vale do Rio dos Sinos, cuyo inicio se remonta al año 2008 y tuvo su última etapa de campo en 2017. Los datos arqueológicos manipulados en esa. la tesis proviene de 12 sitios arqueológicos excavados en el marco de este proyecto, y componen una importante base de datos acerca de la cultura material que caracteriza los sitios arqueológicos con estructuras subterráneas de los Campos de Lages. A partir de esos datos fue posible establecer cuatro patrones de asentamiento para los sitios de São José do Cerrito que, como demuestran los datos cronológicos obtenidos en los sitios, representan tres diferentes momentos del proceso de ocupación Jê Meridional en esa porción del planalto catarinense: un primer momento, situado en el primer milenio antes de Cristo, y que está marcado por los asentamientos sin estructuras subterráneas; el segundo momento, cronológicamente situado entre los siglos VI y X de la era cristiana, y que se caracteriza por los grandes aglomerados de pequeñas casas subterráneas y por las grandes áreas de fuego localizadas inmediatas a las depresiones; y el tercer momento, que se extiende desde el siglo XI al XVII y que, al principio, está representado por las grandes estructuras subterráneas, sus respectivos terraplenes-plataforma y la aparición de pequeñas vasijas cerámicas; pero, en su parte final, registra la reanudación de las estructuras subterráneas con diámetros inferiores a 10 metros y la introducción de grandes vasijas cerámicas y su uso como mobiliario doméstico. Los datos paleoambientales, a su vez, demuestran que a lo largo del proceso de ocupación emprendido por esas poblaciones, el ambiente no sufre significativas modificaciones, y que el paisaje estar compuesta predominantemente por campos abiertos con butians, entremezclados por mallas de bosque con araucaria.

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

O objetivo do presente estudo foi investigar a resposta da assembleia de foraminíferos planctônicos frente às variações paleoceanográficas superficiais na porção oeste do Atlântico Sul, o qual desempenha um papel fundamental na Célula de Revolvimento Meridional do Atlântico (AMOC, Meridional Overturning Circulation). Para esta finalidade, foi analisado um registro sedimentar marinho contínuo desde o Último Máximo Glacial até o presente, com base na assembleia de foraminíferos planctônicos, isótopos de oxigênio e na razão Mg/Ca. Adicionalmente, foram avaliadas as variações na ocorrência e na geoquímica dos dois morfotipos de G. ruber (branca), principal espécie utilizada em estudos paleoceanográficos de regiões tropicais e subtropicais. Os resultados mostraram que as diferenças geoquímicas e de abundância relativa dos morfotipos de G. ruber branca evidenciam dois grupos de espécimes ecologicamente distintos, confirmando que o morfotipo sensu stricto calcifica em menores profundidades com relação ao morfotipo sensu lato e que reconstituições paleoceanográficas baseadas no uso não-seletivo dos morfotipos poderiam ser tendenciosas. A Análise Fatorial realizada nos dados de abundância relativa dos foraminíferos planctônicos identificou 4 fatores principais: o Fator 1, representado pelas espécies G. tenella, G. calida, e G. rubescens e relacionado com a temperatura subsuperficial; o Fator 2, representado pelas espécies N. incompta, N. dutertrei e G. truncatulinoides, relacionado com a profundidade da termoclina; o Fator 3, representado pela espécie G. bulloides, associado com o processo de ressurgência e o Fator 4, representado pelas espécies G. ruber e G. glutinata, associado com a intensidade da Corrente do Brasil. As variações mais expressivas de paleotemperatura e paleosalinidade da superfície do mar e da fauna de foraminíferos planctônicos estão relacionadas com os eventos climáticos abruptos do Hemisfério Norte ocorridos durante a deglaciação, tendo sido moduladas pelas variações de arranjo e intensidade da AMOC. Durante os eventos frios Heinrich 1 e Younger Dryas, relacionados a um enfraquecimento da AMOC, foi observado um aumento das paleotemperatura e paleosalinidade e da intensidade da Corrente do Brasil (Fator 4). Contrariamente, durante o evento quente Bolling-Allerod, a paleotemperatura e a paleosalinidade diminuíram expressivamente, como resposta à retomada da AMOC, e houve aumento da produtividade e presença de uma termoclina mais rasa (Fatores 2 e 3). Sugere-se ainda, que entre 26 e 15 ka houve um deslocamento para norte da Confluência Brasil-Malvinas, possivelmente alcançando a latitude da área de estudo (∼23°S), inferido pela presença da espécie G. inflata. Durante o Holoceno, também foi registrada variação significativa na intensidade da Corrente do Brasil, indicada pelos valores máximos do Fator 4 em torno de 7 ka. O reaparecimento das espécies do plexo G. menardii se deu em 8 ka, assim como o aumento das espécies de foraminíferos planctônicos subsuperficiais, indicado pelo Fator 1. Essas mudanças no Holoceno foram atribuídas à entrada efetiva das águas quentes e salinas do Oceano Índico via vazamento das Agulhas, as quais foram essenciais para o restabelecimento da AMOC moderna. / The objective of the present study was to investigate the response of the planktonic foraminiferaassemblage to the superficial paleoceanographic variations in the western South Atlantic, which plays a key role in the AMOC. For this purpose, a continuous marine sedimentary record was analyzed from the Late Glacial Maximum to the present, based on the planktonic foraminifera assemblage, oxygen isotopes and the Mg/Ca ratio. In addition, variations in the occurrence and geochemistry of the two morphotypes of G. ruber (white) were evaluated. This is the main species used in paleoceanographic studies of tropical and subtropical regions. The results showed that the geochemical and relative abundance differences between the G. ruber morphotypes show two ecologically distinct groups of specimens, confirming that the morphotype sensu stricto calcifies at lower depths with respect to the morphotype and sensu lato, and paleoceanographic and paleoceanographic reconstructions using non-selective mixture of morphotypescould potentially be biased. The Factorial Analysis identified four factors: Factor 1, represented by G. tenella, G. calida, and G. rubescens, is related to the subsurface temperature; Factor 2, represented by N. incompta, N. dutertrei and G. truncatulinoides is related to the depth of the thermocline; Factor 3, represented by G. bulloides, is related toupwelling; and Factor 4, represented by G. ruber and G. glutinata, is related to the intensity of the Brazil Current. The results showed that the most significant variations of paleotemperature and paleosalinity and the planktonic foraminifera assemblage are related to the abrupt climatic events of the Northern Hemisphere occurred during deglaciation and were modulated by variations in AMOC arrangement and intensity. During the cold events Heinrich 1 and Younger Dryas, related to a weakening of the AMOC, an increase of paleotemperature and paleosalinity and intensity of the Brazil Current (Factor 4) in the western portion of the South Atlantic was observed. Conversely, during the hot event Bolli-Allerod, paleotemperature and paleosalinity decreased expressively, as a response to AMOC resumption, with increased productivity and presence of a shallower thermocline (Factors 2 and 3). It is also suggested that between 26 and 15 ka there was a displacement to the north of the Brazil-Malvinas Confluence, possibly reaching the latitude of the study area (∼23°S), inferred by the presence of the G. inflata. Along the Holocene, there was also a significant variation in the intensity of the Brazil Current, indicated by the maximum values of Factor 4 around 7ka. The reappearance of G. menardii plexus occurred in 8ka, as well as the increase of the species of subsurface planktonic foraminifera, indicated by Factor 1. These changes in the Holocene were attributed to the effective entrance of the hot and saline waters from the Indian Ocean via the Agulhas Leakage, which were essential for the reestablishment of the modern AMOC.

O objetivo do presente estudo foi investigar a resposta da assembleia de foraminíferos planctônicos frente às variações paleoceanográficas superficiais na porção oeste do Atlântico Sul, o qual desempenha um papel fundamental na Célula de Revolvimento Meridional do Atlântico (AMOC, Meridional Overturning Circulation). Para esta finalidade, foi analisado um registro sedimentar marinho contínuo desde o Último Máximo Glacial até o presente, com base na assembleia de foraminíferos planctônicos, isótopos de oxigênio e na razão Mg/Ca. Adicionalmente, foram avaliadas as variações na ocorrência e na geoquímica dos dois morfotipos de G. ruber (branca), principal espécie utilizada em estudos paleoceanográficos de regiões tropicais e subtropicais. Os resultados mostraram que as diferenças geoquímicas e de abundância relativa dos morfotipos de G. ruber branca evidenciam dois grupos de espécimes ecologicamente distintos, confirmando que o morfotipo sensu stricto calcifica em menores profundidades com relação ao morfotipo sensu lato e que reconstituições paleoceanográficas baseadas no uso não-seletivo dos morfotipos poderiam ser tendenciosas. A Análise Fatorial realizada nos dados de abundância relativa dos foraminíferos planctônicos identificou 4 fatores principais: o Fator 1, representado pelas espécies G. tenella, G. calida, e G. rubescens e relacionado com a temperatura subsuperficial; o Fator 2, representado pelas espécies N. incompta, N. dutertrei e G. truncatulinoides, relacionado com a profundidade da termoclina; o Fator 3, representado pela espécie G. bulloides, associado com o processo de ressurgência e o Fator 4, representado pelas espécies G. ruber e G. glutinata, associado com a intensidade da Corrente do Brasil. As variações mais expressivas de paleotemperatura e paleosalinidade da superfície do mar e da fauna de foraminíferos planctônicos estão relacionadas com os eventos climáticos abruptos do Hemisfério Norte ocorridos durante a deglaciação, tendo sido moduladas pelas variações de arranjo e intensidade da AMOC. Durante os eventos frios Heinrich 1 e Younger Dryas, relacionados a um enfraquecimento da AMOC, foi observado um aumento das paleotemperatura e paleosalinidade e da intensidade da Corrente do Brasil (Fator 4). Contrariamente, durante o evento quente Bolling-Allerod, a paleotemperatura e a paleosalinidade diminuíram expressivamente, como resposta à retomada da AMOC, e houve aumento da produtividade e presença de uma termoclina mais rasa (Fatores 2 e 3). Sugere-se ainda, que entre 26 e 15 ka houve um deslocamento para norte da Confluência Brasil-Malvinas, possivelmente alcançando a latitude da área de estudo (∼23°S), inferido pela presença da espécie G. inflata. Durante o Holoceno, também foi registrada variação significativa na intensidade da Corrente do Brasil, indicada pelos valores máximos do Fator 4 em torno de 7 ka. O reaparecimento das espécies do plexo G. menardii se deu em 8 ka, assim como o aumento das espécies de foraminíferos planctônicos subsuperficiais, indicado pelo Fator 1. Essas mudanças no Holoceno foram atribuídas à entrada efetiva das águas quentes e salinas do Oceano Índico via vazamento das Agulhas, as quais foram essenciais para o restabelecimento da AMOC moderna. / The objective of the present study was to investigate the response of the planktonic foraminiferaassemblage to the superficial paleoceanographic variations in the western South Atlantic, which plays a key role in the AMOC. For this purpose, a continuous marine sedimentary record was analyzed from the Late Glacial Maximum to the present, based on the planktonic foraminifera assemblage, oxygen isotopes and the Mg/Ca ratio. In addition, variations in the occurrence and geochemistry of the two morphotypes of G. ruber (white) were evaluated. This is the main species used in paleoceanographic studies of tropical and subtropical regions. The results showed that the geochemical and relative abundance differences between the G. ruber morphotypes show two ecologically distinct groups of specimens, confirming that the morphotype sensu stricto calcifies at lower depths with respect to the morphotype and sensu lato, and paleoceanographic and paleoceanographic reconstructions using non-selective mixture of morphotypescould potentially be biased. The Factorial Analysis identified four factors: Factor 1, represented by G. tenella, G. calida, and G. rubescens, is related to the subsurface temperature; Factor 2, represented by N. incompta, N. dutertrei and G. truncatulinoides is related to the depth of the thermocline; Factor 3, represented by G. bulloides, is related toupwelling; and Factor 4, represented by G. ruber and G. glutinata, is related to the intensity of the Brazil Current. The results showed that the most significant variations of paleotemperature and paleosalinity and the planktonic foraminifera assemblage are related to the abrupt climatic events of the Northern Hemisphere occurred during deglaciation and were modulated by variations in AMOC arrangement and intensity. During the cold events Heinrich 1 and Younger Dryas, related to a weakening of the AMOC, an increase of paleotemperature and paleosalinity and intensity of the Brazil Current (Factor 4) in the western portion of the South Atlantic was observed. Conversely, during the hot event Bolli-Allerod, paleotemperature and paleosalinity decreased expressively, as a response to AMOC resumption, with increased productivity and presence of a shallower thermocline (Factors 2 and 3). It is also suggested that between 26 and 15 ka there was a displacement to the north of the Brazil-Malvinas Confluence, possibly reaching the latitude of the study area (∼23°S), inferred by the presence of the G. inflata. Along the Holocene, there was also a significant variation in the intensity of the Brazil Current, indicated by the maximum values of Factor 4 around 7ka. The reappearance of G. menardii plexus occurred in 8ka, as well as the increase of the species of subsurface planktonic foraminifera, indicated by Factor 1. These changes in the Holocene were attributed to the effective entrance of the hot and saline waters from the Indian Ocean via the Agulhas Leakage, which were essential for the reestablishment of the modern AMOC.

This thesis deals with a new approach to the design of impeller, blade and spiral of centrifugal pump. The mathematic model of flow inside meridional section of impeller and spiral is based on the instruments of differential geometry applied to Bezier surfaces. This formerly introduced theory is more deeply developed in this thesis and the conclusions are applied to the design of centrifugal pump parts working with fluid. The main thesis output is the mathematic model and on its principles created software determined for the design of impeller, blade and spiral. The received results are exportable into one of the commonly used 3D modeling programs.