O objetivo desta pesquisa foi investigar a relação linear existente entre a Temperatura de Superfície do Mar (TSM) dos oceanos Pacífico e Atlântico e a vazão do rio Madeira, localizado na parte sul da região Norte do Brasil. A investigação foi feita nas escalas mensal, sazonal e anual, para o período de 1968 a 2009. A hipótese de que alterações climáticas na região Norte do Brasil estariam associadas a episódios de aquecimento e resfriamento dos oceanos globais, já que quando ocorrem têm o potencial de modificar o padrão de precipitação em áreas remotas do globo, foi a motivação central da pesquisa. A pesquisa foi desenvolvida com base em análises estatísticas para os dados de TSM, índices climáticos e a vazão do rio Madeira. Observou-se que a vazão mensal do rio Madeira apresenta correlação linear significativa com áreas específicas dos oceanos Atlântico e Pacífico. No Oceano Atlântico Norte, são significativas as correlações obtidas nos setores tropical (área AT3) e norte (área AT1). O setor subtropical do Atlântico Norte (AT2) apresenta correlações lineares não tão expressivas como suas áreas tropical e norte. O Atlântico Sul não apresenta áreas com correlações lineares significativas com a vazão. As áreas com correlação significativa do Atlântico Norte (AT1) apresentam valores negativos máximos entre -0,6 e -0,4. Os valores de correlação linear entre a vazão mensal do rio Madeira e a TSM do Atlântico (AT2) apresentam um pequeno aumento para os cálculos realizados com defasagem temporal de até nove meses, entre 0,3 a 0,4 para 5 meses de defasagem entre a vazão e a TSM. A TSM do setor oeste do Pacífico tropical apresenta fortes valores negativos de correlação linear com a vazão do rio Madeira, com valores máximos que variam entre -0,7 e -0,4. Tal qual acontece para o Atlântico, as águas superficiais do Pacífico tropical oeste apresentam um pequeno aumento dos valores de correlação linear para defasagens maiores entre a TSM e a vazão. As áreas com forte correlação negativa no setor oeste do Pacífico tropical foram denominadas PA1, no norte, e PA3, no sul. Uma pequena área com correlação significativa e positiva a leste da bacia do Pacífico, junto à costa do Chile, foi denominada PA2. Nesta área os valores máximos de correlação linear entre a vazão mensal e a TSM variam entre 0,2 e 0,4. A análise de correlação linear entre a vazão anual do rio Madeira e índices climáticos indicam que os índices ODP, MEI e OAN são os mais bem correlacionados com a vazão, apresentando valores iguais a 0,89, 0,86 e 0,85, respectivamente. Com base na TSM das áreas bem correlacionadas com a vazão do rio Madeira e nos índices climáticos considerados, foi desenvolvido um modelo estocástico de regressão linear múltipla para a previsão da vazão trimestral com antecedência de um trimestre. A TSM das áreas do setor oeste do Pacífico tropical, PA1, e do Atlântico Norte tropical, AT3, constituíram as variáveis selecionadas para a elaboração do modelo estocástico. O modelo estocástico foi desenvolvido para o início da série temporal considerada, de 1968 a 1988, e apresentou um ajuste linear com coeficiente de determinação igual a 78%. A verificação do modelo foi feita para o final da série, de 1989 a 2009. O erro médio normalizado calculado pela diferença entre os valores de vazão previstos pelo modelo e os observados foi igual a 40%. Desta forma, conclui-se que a vazão trimestral do setor sul da região Norte do Brasil é uma variável que pode ser prevista com base na variabilidade da temperatura das águas superficiais dos oceanos Pacífico e Atlântico. A análise do comportamento atmosférico com base em períodos específicos de anomalias de TSM no Atlântico Norte tropical indica que a ocorrência de TSMs mais altas (baixas) que o normal foram acompanhadas por ventos de leste mais fracos (fortes). Foram analisados os campos atmosféricos médios para os meses chuvosos de novembro a março para as variáveis Velocidade Vertical (Omega) em 500 e 850 hPa, divergência e vorticidade do vento. Os resultados obtidos demonstram que em média, a variabilidade atmosférica foi determinante no que se refere às anomalias apresentadas pela vazão. / The objective of this research was to investigate the linear relation between the sea surface temperature (SST) over Pacific and Atlantic oceans and the outflow of the Madeira river, located at the southern part of the Northern region of Brazil. The investigation considered monthly, seasonal and annual scales, to the period between 1968 to 2009. The consideration about the influence of heating and cooling of oceanic areas over climate around the world constitutes the main hypothesis taken in account in the study. The research was developed based on statistical analysis considering SST, climatic indexes and river outflow data. The monthly outflow for Madeira River shows significant linear correlation to SST at specific areas over Atlantic and Pacific. Over North Atlantic, the linear correlation values are significant at the tropical and north sectors, namely AT3 and AT1, respectively. The subtropical sector of North Atlantic presents positive correlation but not too expressive as the tropical and north areas of Atlantic. South Atlantic does not present significant values of linear correlation with the river outflow. The area with significant correlation over North Atlantic (AT1) presents maximum negative values ranging between -0,6 and -0,4. In general, the greater the interval between river outflow and SST data, greater is the linear correlation values. SST data from the western sector of tropical Pacific presents strong negative correlation with Madeira River outflow data, and shows maximum values ranging between -0,7 and -0,4. The areas to the West of Pacific showing high negative correlation were named PA1 and PA3, to northern and southern sectors, respectively. A small area that shows significant positive linear correlation to the river outflow data, PA2, is located over the eastern side of Pacific basin, very closed to the coast of Chile. In this area, the linear maximum correlation values range between 0,2 and 0,4. Linear correlation analysis between annual river outflow data and climatic indices indicates that PDO, MEI and NAO are those more correlated with the river outflow data, presenting values equal to 0,89, 0,86 e 0,85, respectively. Based on averaged SST and climatic indices well correlated to the Madeira River outflow data, a stochastic model was developed in order to forecast the river outflow in seasonal scale. SST from west of tropical Pacific, PA1, and from tropical North Atlantic, AT3, were selected to build up the stochastic model. The stochastic model was developed considering the first half of the total series, between 1968 and 1988, while the last period was used to validate the model, between 1989 and 2009. The linear adjusting over the first period reach a determining coefficient equal to 78% and the normalized mean error obtained for the second period was equal to 40%. Thus, we conclude that the seasonal outflow for Madeira River is a climatic variable that can be forecast based on the SST variability over specific areas on Pacific and Atlantic oceans. The analysis of atmospheric behavior based on specific periods of SST anomalies in the tropical North Atlantic indicates that the occurrence of SSTs higher (lower) than normal was accompanied by easterly winds weak (strong). We analyzed the average atmospheric fields for the rainy months from November to March for variables Vertical Speed (Omega) at 500 and 850 hPa, divergence and vorticity of the wind. The results show that approximately the atmospheric variability was decisive with regard to the deficiencies presented by the ouflow.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_guilherme_reinke.pdf: 5244899 bytes, checksum: 883a2f12008ef21f2da3eb9001e720b6 (MD5) Previous issue date: 2009-03-13 / The main objective of the study was to obtain the relation between Pacific and Atlantic Sea Surface Temperature (SST) anomalies and Outgoing Longwave Radiation (OLR) anomalies in South America (SA) and, moreover, evaluate the relationship of rainfall in Brazil to SST. Data from reanalysis of SST and OLR of the NCEP/NCAR were used, between the months of October and March of the period from 1982 to 2007, which was applied the statistical technique of Principal Components (PC), allowing the study of the correlation between the two variables. Data of precipitation of 691 stations in Brazil, obtained from the Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), Agência Nacional de Águas (ANA) and Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO), were correlated with the scores of the SST and were used to prepare the rainfall climatology in the country, which enabled the understanding of the rainfall regime in spring and summer. Finally, a model was developed to forecast of the rainfall in Brazil with two months for advance, between December and March, using as predictors the first five scores of the SST. The correlations between the PC1 of the SST and the PC1 of the OLR shown to be significants at 1%, where the PC1 of SST is related with the ENSO pattern, showing in October: desintensification or intensification of convection in central and southern of Argentina; November: opposite pattern of OLR anomalies between south of Brazil and the area of activity of the South Atlantic Convergence Zone (SACZ); January: reduction or increase of convection in the northwestern of SA; December, February and March: intensification or desintensification of convection associated with the Bolivian High, and also in north of the North and Northeast Regions of Brazil. Moreover, in all months of the study, the PC2 of the SST showed the indication of a dipole pattern between the Central and Equatorial Atlantic adjacent to the northeastern coast of Brazil, and South Atlantic, in middle latitudes. In October, November and March, OLR anomalies areas associated with a pattern of more oceanic SACZ seem to be directly related to a strong gradient of SST anomalies, with positive anomalies in the northeast coast of Brazil and negative anomalies on the south-southeast coast of the country. When it was of the SST with the rainfall in Brazil, it was found in the months of November, December and January, similar patterns seen in the correlations between the SST and OLR. In the four months in which the model was applied to predict the rainfall, it was noted that South and Northeast regions of Brazil have the best potential for forecasting. / O principal objetivo do estudo foi obter a relação entre anomalias de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) dos Oceanos Pacífico e Atlântico e anomalias de Radiação de Onda Longa (ROL) na América do Sul (AS) e, além disso, avaliar a relação da TSM com a precipitação no Brasil. Foram utilizados dados de reanálises de TSM e ROL do NCEP/NCAR, entre os meses de outubro a março do período de 1982 até 2007, aos quais foi aplicada a técnica estatística de Componentes Principais (CP), possibilitando o estudo da correlação entre as duas variáveis. Dados de precipitação de 691 estações no Brasil, obtidos junto ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), Agência Nacional de Águas (ANA) e Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO), foram correlacionados com os escores da TSM e usados na elaboração da climatologia da precipitação no país, que permitiu um entendimento do regime de chuvas nos períodos de primavera e verão. Por fim, foi desenvolvido um modelo de previsão da precipitação no Brasil com dois meses de antecedência, entre dezembro e março, usando como preditores os cinco primeiros escores da TSM. As correlações entre a CP1 da TSM e a CP1 da ROL mostraram ser significativas a 1%, em que a CP1 da TSM está relacionada com o padrão ENOS, apresentando em outubro: intensificação ou desintensificação da convecção no centro e sul da Argentina; novembro: padrão oposto de anomalias de ROL entre o Sul do Brasil e a área de atuação da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS); janeiro: redução ou aumento da convecção no noroeste da AS; dezembro, fevereiro e março: intensificação ou desintensificação da convecção associada à Alta da Bolívia e, também, no norte das Regiões Norte e Nordeste do Brasil. Além disso, em todos os meses do estudo, a CP2 da TSM mostrou no Oceano Atlântico a indicação de um padrão de dipolo entre o Atlântico Equatorial e Central adjacente à costa Nordeste do Brasil, e o Atlântico Sul, em latitudes médias. Em outubro, novembro e março, áreas de anomalias de ROL associadas com um padrão de ZCAS mais oceânica parecem estar diretamente relacionadas com um forte gradiente de anomalias de TSM, com anomalias positivas na costa nordeste do Brasil e negativas na costa Sul-Sudeste do país. Ao relacionar a TSM com a precipitação no Brasil foram encontrados nos meses de novembro, dezembro e janeiro, padrões semelhantes aos vistos nas correlações entre a TSM e ROL. Nos quatro meses em que foi aplicado o modelo de previsão da precipitação, pôde-se notar que as Regiões Sul e Nordeste do Brasil apresentam os melhores potenciais para a previsão.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Extreme climatic events have been occurring with greater intensity and/or frequency over South America. Indicatives for these alterations encompass natural climate variability, land use (deforestation and urbanization), global warming, and increase of greenhouse gases and aerosols in the atmosphere. South America receives a great input of moisture from the Amazon rainforest, as well as a 37% contribution from the Atlantic Ocean. Considering the whole planet, some atmospheric events need to be analyzed when regarding moisture input towards a continent. Ocean circulation can interfere for example in sea surface temperature (SST), either influencing or not the input of moisture to the continent. The objective of the present study was to analyze the variability of atmospheric moisture in South America and its extreme values, as well as the relationships with the sea surface temperature of the adjacent oceans. The present study made use of ECMWF data, ERA-INTERIM reanalysis (pressure at sea level and surface pressure, evaporation, air and dew point temperatures at 2 meters, and zonal and meridional wind at 10 meters) and also sea surface temperature data from the MetOffice Hadley Centre (HADISST). The analysis period of the present study was between 1980 and 2009, encompassing a period of 30 years of data. First, climatology, trends and extremes of moisture and evaporation (frequency, intensity and reoccurrence of events) were calculated. These were followed by lagged compositions to assess the role of sea surface temperature anomalies during extreme moisture and evaporation events. The main results found were regarding an increase of the pressure at sea level gradient and SST in the southwestern Atlantic, increase evaporation in the eastern and northern coasts of South America, and its decrease in the center-southern region of the continent. Moreover, the center-southern region also demonstrated a decrease of dew point temperature and specific moisture, and an increase in the difference between air temperature and dew point temperature. Decrease in the moisture flow magnitude and intensification of dry events over the center-southern region of South America were also observed. Finally, results showed that an SST anomaly cycle during an extreme event in the continent lasted approximately five months and, at least one month prior to the event, signs of this SST anomaly were already observable. In summary, the most significant moisture alterations in South America were found in the center-southern sector of the continent and over the southwestern Atlantic Ocean, near the Brazil-Malvinas Confluence (BMC). Nevertheless, more studies are needed to understand the relationships between SST at the BMC and moisture extremes, particularly in the center-southern portion of South America. / Atualmente os eventos climáticos extremos têm ocorrido com maior intensidade e/ou frequência sobre a América do Sul. Os indicativos para essas alterações circundam a variabilidade natural do clima, uso da terra (desmatamento e urbanização), aquecimento global, aumento da concentração de gases do efeito estufa e aerossóis na atmosfera. A América do Sul recebe um grande aporte de umidade pela existência da floresta Amazônica em seu território e também cerca de 37% de contribuição oriunda do Oceano Atlântico. Considerando todo o globo terrestre, alguns dos eventos atmosféricos precisam ser analisados com relação ao aporte de umidade sobre o continente. Com relação ao oceano, a circulação dos oceanos podem interferir, por exemplo, na temperatura da superfície do mar (TSM), influenciando ou não no aporte de umidade para o continente. O objetivo do presente trabalho foi analisar a variabilidade da umidade atmosférica na América do Sul e de seus valores extremos e as relações com a temperatura da superfície do mar nos oceanos adjacentes. O presente trabalho utilizou dados do ECMWF, da reanálise do ERA-INTERIM (pressão ao nível do mar e pressão em superfície, evaporação, temperatura do ar e temperatura do ponto de orvalho a 2 metros e vento zonal e meridional a 10 metros) e também dados de temperatura da superfície do mar do MetOffice Hadley Centre (HADISST). O período de análise do presente trabalho foi de 1980 a 2009, compreendendo um período de 30 anos de dados. Primeiramente foram calculadas as climatologias, as tendências e os extremos de umidade e evaporação (frequência, intensidade e recorrência dos eventos). Posteriormente, foram realizadas as composições defasadas para verificar o papel das anomalias da temperatura da superfície do mar durante os eventos extremos de umidade e evaporação. Os principais resultados encontrados foram em relação a um aumento da pressão ao nível do mar e da TSM no Atlântico sudoeste, aumento também da evaporação na costa leste e norte da América do Sul, e sua diminuição na região centro-sul do continente. Além disso, a região centro-sul também demonstrou uma diminuição da temperatura do ponto de orvalho e da umidade específica, e um aumento na diferença entre a temperatura do ar e a temperatura do ponto de orvalho. Diminuição da magnitude do fluxo de umidade e intensificação de eventos extremos secos sobre a região centro-sul da América do Sul também foram observados. E por fim, os resultados mostraram que um ciclo de anomalia de TSM durante um evento extremo no continente durou aproximadamente cinco meses e, pelo menos um mês antes do evento, sinais da anomalia de TSM já era observada. Em suma, as alterações mais significativas na umidade sobre a América do Sul foram encontradas no setor centro-sul do continente e sobre o Oceano Atlântico sudoeste, próximo a Confluência Brasil-Malvinas (CBM).

A Confluência Brasil-Malvinas (CBM) é formada pelo encontro da Corrente do Brasil (CB) com a Corrente das Malvinas (CM) no Atlântico Sul. Esta é uma das áreas mais energéticas do oceano global e é demarcada por um intenso gradiente meridional de temperatura. Imagens de satélites e observações in situ mostram a presença de meandros e vórtices, tanto ciclônicos como anticiclônicos, na região da CBM. Com o conhecimento de campos de anomalia da altura da superfície do mar (AASM) e campos de temperatura da superfície do mar (TSM) para a região da Frente Brasil-Malvinas (FBM) é possível se estimar a variação da energia associada às ondas de Rossby anuais e bianuais existentes em seu entorno e detectar a posição da frente termal existente nesta região. Nesse contexto, foi realizado o estudo do deslocamento meridional da FBM numa escala de tempo interanual, da variação do espectro de ondas de Rossby na CBM e da variabilidade associada ao campo médio de velocidades geostróficas absolutas. A comparação do espectro de ondas de Rossby na CBM para o período de 2001-2008 apresentou aumento da energia associada aos períodos anual e bianual em relação aos valores obtidos da análise do período de 1993-2000. Essa alteração do espectro não teve relação com a alteração média da frente termal detectada porém, houve aumento significativo da variabilidade meridional da posição da frente média, possivelmente devido a um aumento do fluxo da CB. Maior variabilidade também foi observada nos mapas de velocidade geostrófica para o mesmo período de 2001-2008. Estes mapas exibiram ainda um possível posicionamento mais austral da CB, corroborando o aumento da variabilidade oriundo da maior instabilidade gerada por ondas planetárias na região da CBM. / The Brazil-Malvinas Confluence (BMC) is formed by the encounter of the Brazil Current (BC) with the Malvinas Current (MC) at the South Atlantic ocean. This is one of the most energetic regions of the world oceans and it is characterized by intense meridional sea surface temperature gradients. Satellite data and in situ observations often reveal the presence of cyclonic and anticyclonic meanders and vortices at the BMC region. The sea surface height anomaly (SSHA) and the sea surface temperature (SST) fields of the Brazil-Malvinas Frontal (BMF) region can be used to determine the energy variations associated with the annual and bi-annual Rossby waves that occur at its surroundings and to detect the position of the thermal front. Our study involved the determination of the BMF meridional displacement on an interannual scale, the spectral variations of the Rossby wave field at the BMC region, and the variability associated to the mean absolute geostrophic velocities. The Rossby wave spectra at the BMC for 2001-2008 show an increase of the energy associated with both the annual and bi--annual periods relative to the 1993-2000 interval. These spectral changes are not directly related to the mean changes in the thermal front region, however we detected a significant meridional variability of the mean position of the front most probably due to an increase in the BC flux. Large variations were also observed in the geostrophic velocity field for the 2001-2008 period. These maps exhibited a farther south location of the BC. This corroborates the variability increase due to a greater instability introduced by the planetary waves at the BMC region.

A Confluência Brasil-Malvinas (CBM) é formada pelo encontro da Corrente do Brasil (CB) com a Corrente das Malvinas (CM) no Atlântico Sul. Esta é uma das áreas mais energéticas do oceano global e é demarcada por um intenso gradiente meridional de temperatura. Imagens de satélites e observações in situ mostram a presença de meandros e vórtices, tanto ciclônicos como anticiclônicos, na região da CBM. Com o conhecimento de campos de anomalia da altura da superfície do mar (AASM) e campos de temperatura da superfície do mar (TSM) para a região da Frente Brasil-Malvinas (FBM) é possível se estimar a variação da energia associada às ondas de Rossby anuais e bianuais existentes em seu entorno e detectar a posição da frente termal existente nesta região. Nesse contexto, foi realizado o estudo do deslocamento meridional da FBM numa escala de tempo interanual, da variação do espectro de ondas de Rossby na CBM e da variabilidade associada ao campo médio de velocidades geostróficas absolutas. A comparação do espectro de ondas de Rossby na CBM para o período de 2001-2008 apresentou aumento da energia associada aos períodos anual e bianual em relação aos valores obtidos da análise do período de 1993-2000. Essa alteração do espectro não teve relação com a alteração média da frente termal detectada porém, houve aumento significativo da variabilidade meridional da posição da frente média, possivelmente devido a um aumento do fluxo da CB. Maior variabilidade também foi observada nos mapas de velocidade geostrófica para o mesmo período de 2001-2008. Estes mapas exibiram ainda um possível posicionamento mais austral da CB, corroborando o aumento da variabilidade oriundo da maior instabilidade gerada por ondas planetárias na região da CBM. / The Brazil-Malvinas Confluence (BMC) is formed by the encounter of the Brazil Current (BC) with the Malvinas Current (MC) at the South Atlantic ocean. This is one of the most energetic regions of the world oceans and it is characterized by intense meridional sea surface temperature gradients. Satellite data and in situ observations often reveal the presence of cyclonic and anticyclonic meanders and vortices at the BMC region. The sea surface height anomaly (SSHA) and the sea surface temperature (SST) fields of the Brazil-Malvinas Frontal (BMF) region can be used to determine the energy variations associated with the annual and bi-annual Rossby waves that occur at its surroundings and to detect the position of the thermal front. Our study involved the determination of the BMF meridional displacement on an interannual scale, the spectral variations of the Rossby wave field at the BMC region, and the variability associated to the mean absolute geostrophic velocities. The Rossby wave spectra at the BMC for 2001-2008 show an increase of the energy associated with both the annual and bi--annual periods relative to the 1993-2000 interval. These spectral changes are not directly related to the mean changes in the thermal front region, however we detected a significant meridional variability of the mean position of the front most probably due to an increase in the BC flux. Large variations were also observed in the geostrophic velocity field for the 2001-2008 period. These maps exhibited a farther south location of the BC. This corroborates the variability increase due to a greater instability introduced by the planetary waves at the BMC region.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-11T18:18:13Z No. of bitstreams: 1 diss-Raphael-Logato-de-Oliveira-PPGA.pdf: 25249109 bytes, checksum: bebdeef5c344d7c319f3fd7481af2cce (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T18:18:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 diss-Raphael-Logato-de-Oliveira-PPGA.pdf: 25249109 bytes, checksum: bebdeef5c344d7c319f3fd7481af2cce (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / A taxa de crescimento de uma colônia do coral endêmico brasileiro Siderastrea stellata, proveniente da Reserva Biológica do Atol das Rocas (3° 45’ S / 33° 40’ O – 3° 55’ S / 33° 50’ O), baseada em conta gem de bandas de crescimento e datação absoluta pelo método U-Th, seguidas de analises geoquímicas e isotópicas, revelaram uma variablidade das Temperaturas de Superfície do Mar (TSM) durante os últimos 39 anos. Os resultados demonstram uma forte correlação entre o crescimento do coral e a razão Sr/Ca, como também entre o Sr/Ca e U/Ca. O crescimento, Sr/Ca e U/Ca indicaram um forte sinal com frequência decadal, que é correspondente a um dos principais regimes de variabilidade do Atlântico Tropical Sul. Além disto, pode ser dito que o sinal do δ18O apresentou uma boa coerência com a ZCIT, indicando um potencial para futuros estudos sobre flutuações de salinidade. Porém, a falta de correlação entre os parametros geoquimicos com a TSM pode ser atribuída à limitação dos registros instrumentais de TSM disponíveis para a área de estudo (PIRATA), que são provenientes de bóias oceanográficas espaçadamente distribuídas. Assim, este estudo destaca alguns importantes fatores: a necessidade de se obter os registros de TSM in situ, para que seja possível estabelecer boas correlações entre esta e os traçadores; a clara relação entre o crescimento e Sr/Ca, sugerindo que este traçador pode não ser regulado somente pela TSM no caso de S. stellata; e a predominância de influências de variabilidades decadais e semi-decadais para esta região / One colony growth rate of an endemic Brazilian coral Sideratrea stellata from Atol das Rocas Biological reserve (3° 45’ S / 33° 4 0’ O – 3° 55’ S / 33° 50’ O), based on growth band counting and U-Th dating method, followed by geochemical analysis, revealed Sea Surface Temperature (SST) variability for the last 39 years. Results show a strong correlation between coral growth and Sr/Ca ratio, and also strong correlation between Sr/Ca and U/Ca. Growth, Sr/Ca and U/Ca indicate strong signal at decadal frequencies, corresponding to one of major South Tropical Atlantic variability. Moreover, it can be said that δ18O signal has showed good coherence with respect to ITCZ, pointing out to potential future studies about salinity fluctuations. However, the lack of correlation between SST and geochemical tracers can be attributed to instrumental SST data restriction for the study site, which comes from sparsely distributed oceanographic buyos (PIRATA). Insofar, this study highlights some important factors: the need for in situ SST registry in order to establish good correlations for SST and geochemical data; the clear relationship between coral growth and Sr/Ca, suggesting that this ratio may not be regulated by SST only for S. stellata; and the predominance decadal and semi-decadal variabilities at this region.

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.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5605900 bytes, checksum: 3d25379d8d6eb2b9a5d187b806036974 (MD5) Previous issue date: 2014-05-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study analyzed the influence of the soil s usage and occupation on the surface temperature variance and on radiation balance in Joao Pessoa city. For that, it was used remote sensing techniques, Geographic Information Systems and SEBAL algorithm. For the soil s usage and occupation classification, and the determination of emissivity, albedo, NDVI, IAF and SAVI were used, and for surface temperature and radiation balance, Landsat 5-TM satellite s images was used, referring to november 5, 1991; August 26, 2006; and October 8, 2010.The usage and occupation of João Pessoa s soil analyses showed that during the years of 1991, 2006 and 2010, the city had a considerable increase of the urban mesh above herbaceous vegetation and bare soil. The surface temperature has shown greater values above urban area and bare soil on the last three years, above all on 1991 which obtained maximum temperature values, with average of 31.4°C above urban area and 31.1°C above bare soil. The radiation balance images and statistic values has shown that the highest values of Rn was founded above arboreal/shrubby vegetation and water for all the years, above all on 2010 when was obtained the highest values of Rn for all soil usages, which the averages were 717.5W/m² above water, and 703.2W/m² above arboreal/shrubby vegetation. The relationship between the albedo of soil usages (urban and herbaceous vegetation) with the temperature and radiation balance, has shown that it was satisfactory, indicating the method efficiency for estimate the quoted parameters with the targets analyzed for João Pessoa city. The temperature and radiation balance results found on this study, obtained through SEBAL and satellite images, allows to conclude that the values has shown match variances with those showed in the literature for similar soil usages / Este trabalho analisou a influência do uso e ocupação do solo na variabilidade da temperatura da superfície e no saldo de radiação na cidade de João Pessoa. Para tanto, foram utilizadas técnicas de sensoriamento remoto, Sistemas de Informações Geográficas e o algoritmo SEBAL. Para a classificação do uso e ocupação do solo e a determinação dos valores de emissividade, albedo, NDVI, IAF, SAVI, temperatura de superfície e saldo de radiação à superfície, foram utilizadas imagens do satélite Landsat 5-TM referente aos dias 5 de novembro de 1991, 26 de agosto de 2006 e 8 de outubro de 2010.A análise do uso e ocupação do solo da cidade de João Pessoa apontou que no decorrer dos anos de 1991, 2006 e 2010 a cidade teve um considerável crescimento da malha urbana sobre áreas de vegetação herbácea e solo exposto. A temperatura da superfície apresentou maiores valores sobre área urbana e solo exposto nos três anos, sobretudo em 1991 que obteve valores máximos de temperatura, com média de 31,4ºC sobre área urbana e de 31,1ºC sobre solo exposto. As imagens do saldo de radiação e os valores estatísticos mostraram que os maiores valores de Rn foram encontrados sobre vegetação arbórea/arbustiva e água para todos os anos, sobretudo em 2010 onde foram obtidos os maiores valores de Rn para todos os usos do solo, cujas médias foram de 717,5W/m² sobre água e 703,2W/m² sobre vegetação arbórea/arbustiva. A relação entre o albedo dos usos do solo (urbano e vegetação herbácea) com a temperatura e o saldo de radiação, mostrou-se satisfatórios, indicando a eficiência do método na estimativa dos parâmetros citados com os alvos analisados para a cidade de João Pessoa. Os resultados de temperatura e saldo de radiação encontrados nesta pesquisa, obtidos através do SEBAL e das imagens de satélite, permitem concluir que os valores apontaram variações condizentes com os apresentados na literatura para usos do solo similares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This research was conducted with the objective of studying the dynamics of soil temperature and water content as a function of the different amounts of black oat residue (Avena sativa Schreb.) in the soil cover, through existing relationships with meteorological variables, as well as the simulation of these dynamics using Hydrus-1D. The experiment was carried out in an Argissolo Vermelho Distrófico arênico (Rhodic Paleudalf) in Santa Maria - RS. The treatments consisted of the use of 3, 6 and 9 Mg ha-1 of oat straw in soil cover and an uncovered soil treatment (0 Mg ha-1). Soil temperature and water content at different depths, in addition to meteorological conditions, were measured during the period from December 1, 2014 to December 6, 2015. The effect of straw on soil temperature was analyzed at different depths, correlating covered soil temperature with uncovered soil temperature. The equations used for estimating soil surface temperature were adjusted by the least square method, where the surface temperature is estimated as a function of air temperature and incident solar radiation, and its performance compared to the sinusoidal equation. The hydraulic and thermal parameters required for the simulation of soil temperature and water content were optimized by the reverse solution and validated on uncovered soils. The optimized parameters were used to simulate the temperature and water content in soils with different amounts of straw with two contour conditions for the soil surface temperature, one measure and the other estimated. The straw affected the soil temperature down to 50 cm deep. The uncovered soil temperature at which inversion of the straw effect occurred was 19.6 ° C at the surface and 15.8 ° C at 50 cm depth. The presence of straw keeps the soil warmer than the soil without straw at the beginning of the day, but prevents it from warming similar to the ground without straw for the rest of the day, causing in turn that, bare soil gets warmer during the day and cools more at night compared to the covered soil. This temperature was similar in all amounts of straw, but decreased in depth. The temperature of the soil surface can be estimated as a function of air temperature and solar radiation. In uncovered soil the proposed equation presents better performance compared to the sinusoidal equation. In covered soils the sinusoidal equation had better performance. The optimal hydraulic and thermal parameters of the soil improved the simulations of temperature and soil water content. The soil temperature with different amounts of oat straw can be simulated using Hydrus-1D, and the use of the contour condition with the measured surface temperature performed better than the estimated surface temperature. / Esta pesquisa foi conduzida com o objetivo de estudar a dinâmica da temperatura e do conteúdo de água do solo em função de diferentes quantidades de resíduos de aveia preta disposta em cobertura por meio das relações existente com variáveis meteorológicas, bem como a representação destes comportamentos por meio de simulação utilizando o Hydrus-1D. O experimento foi conduzido em um Argissolo Vermelho Distrófico arênico em Santa Maria - RS. Os tratamentos consistiram da utilização de três diferentes níveis de cobertura do solo (3, 6 e 9 Mg ha-1) com palha de aveia (Avena sativa) e um tratamento com solo descoberto (0 Mg ha-1). A temperatura do solo e o conteúdo volumétrico de água, em diferentes profundidades, além das condições meteorológicas, foram mensurados durante o período de 01/12/2014 a 06/12/2015. O efeito da cobertura do solo com resíduos vegetais na temperatura do solo foi analisado nas diferentes profundidades correlacionando a temperatura do solo com palha e a temperatura do solo descoberto. O método dos mínimos quadrados foi usado para gerar equações de estimativa da temperatura da superfície do solo em função da temperatura do ar e da radiação solar e o seu desempenho foi comparado com a equação senoidal. Os parâmetros hidráulicos e térmicos, necessários para a simulação da temperatura e do conteúdo de água do solo, com o Hydrus-1D, foram otimizados por meio da solução inversa e validados em solos descobertos. Os parâmetros otimizados foram usados para a simulação da temperatura e do conteúdo de água em solos com diferentes quantidades de palha com duas condições de contorno para a temperatura da superfície do solo, uma medida e outra estimada. A palha exerce influência sobre a temperatura do solo até 50 cm de profundidade. A temperatura do solo descoberto em que ocorre a inversão do efeito da palha foi de 19,6 °C na superfície e 15,8 °C a 50 cm de profundidade. A presença de cobertura de palha mantém o solo mais aquecido que o solo sem palha no início do dia, mas impede que ele se aqueça igual ao solo sem palha no restante do dia. Assim resultando em uma percepção de que a palha aquece e resfria o solo em relação à temperatura do solo desnudo. Essa temperatura foi semelhante em todas as quantidades de palha, porém decresceu em profundidade. A estimativa da temperatura da superfície do solo pode ser estimada em função da temperatura do ar e da radiação solar. Em solo descoberto as equações propostas tem melhor desempenho que a equação senoidal. Em solos cobertos a equação senoidal teve melhor desempenho. Os parâmetros hidráulicos e térmicos do solo otimizados melhoraram as simulações da temperatura e conteúdo de água do solo. A simulação da temperatura do solo com diferentes quantidades de cobertura vegetal pode ser simulada usando o Hydrus-1D, sendo que o uso da condição de contorno com a temperatura da superfície medido teve melhor desempenho que o utilizando a temperatura da superfície estimada.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_catia_cristina_braga_rodrigues.pdf: 1202246 bytes, checksum: 0067166e90de2215d4ec858dba3e1ba5 (MD5) Previous issue date: 2012-04-18 / The periods of large variations in rainfall in the Mato Grosso do Sul State (centralwest region, Brazil), in particular the great floods or droughts, generate large economic losses to the state. The summer drought may further compromise the winter period, which often short rains occur. The main objective of this research is to verify bimonthly rainfall variation in the state of Mato Grosso do Sul during the summer (maximum variation) and the winter (minor variations) and their relationships with the bimonthly SST anomalies combined of the South Pacific and South Atlantic oceans. The combined anomalies were represented by Principal Oscillation Patterns (POPs), which represent the predominant patterns of ocean circulation. Monthly precipitation data from January to December (from 1981 to 2009) and monthly data of Sea Surface Temperature (SST) were used. From the rainfall climatology of the marking periods were selected two periods: December/January (rainier) and July/August (dry season). Homogeneous regions were generated by the K-means Method, three for December/January period and two for the July/August period. The regional accumulated rainfall presented no significant trend at 5% probability. The regional accumulated precipitation anomalies of two-month periods showed no significant correlations with SST anomalies in the Central Pacific (Niño 3.4) along the studied period. During the two months December/January, the largest excess precipitation in the region occurred with a predominance of strong El Nino events and droughts in major events La Niña and neutral. In regions 2 and 3 there is not a predominant sign of some events. During the July/ August period, the greatest excesses of precipitation occurred in the region with a predominance of La Niña events, with less relation respect region 2, both regions in a coherent signal (Neutral and La Niña). In cases of severe dry period, both regions have low relation with the events signals. The settings of multiple regressions of bi-monthly precipitation accumulated in homogeneous regions with the scores of the first six patterns of SST showed significant increase in both studied marking periods. The correlation coefficient between the bimonthly observed accumulated precipitation and regional estimates were significant at 1% probability in all regions. This occur especially in the region that represents the northwest quarter of the state in December/January and in the region that represents the major portion of Mato Grosso do Sul State in the July/August period. / Os períodos de grandes variações da precipitação no Mato Grosso do Sul, em especial as grandes cheias ou grandes estiagens, trazem grandes prejuízos financeiros ao Estado. As estiagens de verão podem comprometer ainda mais o período de inverno, no qual já é normal ocorrer poucas chuvas. Esta pesquisa tem por proposta principal verificar as variações bimensais da precipitação no estado de Mato Grosso do Sul nos períodos de verão (variações máximas) e inverno (variações mínimas) e suas relações com as anomalias bimensais de TSM combinadas dos oceanos Pacífico Sul e Atlântico Sul. As anomalias combinadas foram representadas pelos Padrões de Oscilação Principal (POP), os quais representam os padrões predominantes de circulação oceânica. Foram usados dados de precipitação mensal de janeiro a dezembro, período de 1981 a 2009 e dados médios mensais de Temperatura na Superfície do Mar (TSM). A partir da climatologia da precipitação foi selecionado os bimestres dezembro/janeiro (mais chuvoso) e julho/agosto (menos chuvoso) e geradas pelo método K-means regiões homogêneas, sendo três para o bimestre dezembro/janeiro e duas para o bimestre julho/agosto. As precipitações acumuladas regionais não apresentaram tendência temporal significativas a 5% de probabilidade. As anomalias de precipitação acumulada regionais dos bimestres não apresentaram correlações significativas com as anomalias de TSM na região do Pacífico Central (Niño 3.4) ao longo do período estudado, mas durante o bimestre dezembro/janeiro, os maiores excessos de precipitação da região 1 ocorreram com forte predomínio de eventos El Niño fortes e a maiores estiagens em Eventos La Niña e Neutros. Nas regiões 2 e 3 não existem um sinal predominante de alguns dos eventos. Durante o bimestre julho/agosto, os maiores excessos de precipitação ocorreram na região 1 com predomínio de eventos La Niña, com menor relação na região 2, mas ambas regiões com coerência do sinal (Neutro e La Niña). Nos casos de fortes estiagens, ambas as regiões apresentam baixa relação com os sinais dos eventos. Os ajustes das regressões múltiplas das precipitações acumuladas bimestrais nas regiões homogêneas com os escores dos seis primeiros padrões de TSM apresentaram aumento de significância em ambos bimestres estudados. O coeficiente de correlação entre as precipitações acumuladas regionais bimestrais observadas e estimadas foram significativas a 1% de probabilidade em todas as regiões, especialmente na região que representa o noroeste do Estado no bimestre dezembro/janeiro e a região que representa a maior parte do estado do Mato Grosso do Sul no bimestre julho/agosto.