Publicações de 2024
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Dissertação - Ana Carolina Soares Farias
MODELAGEM DAS POTENCIAIS ROTAS DE ORIGEM DE MACROPLÁSTICOS MARINHOS DEPOSITADOS NA PRAIA DO CASSINO, RIO GRANDE, RS
ANA CAROLINA SOARES FARIAS (Currículo Lattes)
Resumo: A Praia do Cassino, localizada no extremo sul do Brasil, possui 220 km de extensão costeira e é significativamente influenciada pela urbanização, pesca, agricultura, indústria e atividades portuárias, bem como pela proximidade com o estuário da Lagoa dos Patos. Essas características tornam a região particularmente vulnerável à poluição plástica. Neste estudo, as potenciais rotas de origem de macroplásticos encalhados, aqui subdivididas em marinha e estuarina, foram investigadas durante o verão e inverno de 2016. Dois locais distintos na Praia de Cassino foram escolhidos para análise, baseados em dados pré-existentes de monitoramento de resíduos realizados na mesma praia: um próximo (3-5 km de distância) e outro mais afastado (~40 km de distância) da desembocadura do estuário e do centro urbano. Uma abordagem de rastreamento de partículas antecedente (backward, em inglês) foi empregada, combinando o modelo TELEMAC-3D, para simular a hidrodinâmica ambiental, com o modelo TrackMPD, para rastrear a dispersão antecedente dos macroplásticos. O modelo hidrodinâmico utilizado foi previamente calibrado e validado, e um experimento com de boias de deriva foi realizado para a validação do TrackMPD, indicando boa reprodutibilidade da realidade. Os resultados sugerem que os detritos marinhos, semelhantes às partículas simuladas (folhas de polietileno de baixa densidade de 0,8 m de comprimento), encalhados nos dois locais têm origens distintas. Os detritos encontrados próximos à desembocadura do estuário da Lagoa dos Patos foram predominantemente provenientes do próprio estuário, com pouca variação sazonal: no verão, 75% dos detritos tinham essa origem, enquanto no inverno esse valor aumentou para 95%. Já os detritos coletados no local remoto apresentaram variações sazonais em suas origens: durante o verão, a maioria (57%) teve, como principal fonte, regiões marinhas associadas a atividades pesqueiras, na plataforma continental adjacente à praia e; no inverno, a maior parte (98%) apresentou origem marinha, sendo principalmente transportados do setor nordeste da região costeira do Atlântico Sul. O estudo destacou o potencial de combinar a modelagem numérica com dados de amostragem in situ para investigar as origens de macroplásticos. Enquanto os dados in situ fornecem informações detalhadas sobre as características físicas dos materiais, a modelagem numérica antecedente complementa essa análise ao revelar as rotas aquáticas percorridas pelos plásticos antes de encalharem, bem como a influência das variáveis hidrodinâmicas nesse transporte. Palavras-chave: detritos marinhos, plástico, macroplástico, modelagem numérica, praia, estuário, laguna costeira.
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Dissertação - Camila Ferreira Russo
INFLUÊNCIA DOS FLUXOS DE CALOR OCEÂNICOS NA FORMAÇÃO DOS CICLONES EXTRATROPICAIS NO ATLÂNTICO SUL
Autor: CAMILA FERREIRA RUSSO (Currículo Lattes)
Resumo: Ciclones extratropicais são sistemas meteorológicos que influenciam significativamente o clima da América do Sul. Esses ciclones se formam e se intensificam por meio de interações complexas entre massas de ar contrastantes, influenciando e sendo influenciados por variáveis da interface oceano-atmosfera. Quando a pressão central de um ciclone cai mais de 24 hPa em um intervalo de 24 horas, ele é categorizado como explosivo ou bomba, indicando uma intensificação rápida. O objetivo do trabalho é investigar o papel dos fluxos de calor do oceano na formação e intensificação de ciclones extratropicais no Atlântico Sul. Para isso, uma análise das trocas de calor latente e sensível e de umidade entre atmosfera e oceano durante o ciclo de vida dos ciclones foi realizada em seis estudos de caso, sendo três casos de ciclones intensos e três casos explosivos na costa da América do Sul. Utilizamos uma base de dados de ciclones extratropicais no Atlântico para a identificação de parâmetros ao longo do ciclo de vida dos casos selecionados. O conjunto de reanálises CFSR/CFSv2 do National Centers for Environmental Prediction (NCEP) foi usado para analisar parâmetros como os fluxos de calor latente e sensível, umidade específica, componentes zonal e meridional do vento (u e v) e temperatura da superfície do mar (TSM). Essa reanálise possui uma resolução de grade de 0,5° x 0,5° em intervalos de 6 horas e utiliza um modelo acoplado atmosfera-oceano. O fluxo de calor latente na superfície associado à TSM desempenhou um papel fundamental na intensificação do ciclone desenvolvimento baroclínico ao impulsionar a transferência de umidade do oceano para a atmosfera, alimentando a convecção, a formação de nuvens e a liberação de calor latente. Enquanto os fluxos de calor sensível tiveram um papel secundário que pode ser associado à taxa de aprofundamento. Também foi identificada uma forte influência da umidade específica no setor quente dos seis casos. À medida que os ciclones se dissipam há um enfraquecimento do sistema, com uma diminuição nos fluxos de calor.
Palavras-Chave: Interação oceano-atmosfera; Ciclogênese; Atlântico Sul.
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Dissertação - Carolina Rodriguez Perez
Trajetória, magnitude e caracterização físico-química das descargas continentais de microplásticos para a plataforma interna: estudo de caso da pluma costeira da Lagoa dos Patos
Autor: Carolina Rodriguez Perez (Currículo Lattes)
Resumo
Os estuários são compartimentos-chave tanto para a dispersão quanto para a fragmentação de macroplásticos (> 25 mm) em mesoplásticos (5 mm - 25 mm) e microplásticos (MPs: 1 µm - 5 mm), que por tanto sofrem mudanças em suas dimensões e densidades, alterando suas propriedades de flutuabilidade. No litoral sul do Brasil, a Lagoa dos Patos é considerada um dos principais pontos de liberação de plástico para o oceano na América do Sul. A hidrodinâmica do estuário da Lagoa dos Patos é modulada principalmente pelo regime de ventos e pelas descargas fluviais, com variabilidade interanual relacionada a modos climáticos de oscilação, como o El Niño Southern Oscillation (ENSO). O sistema estuarino da Lagoa dos Patos é por tanto crucial como fonte e sumidouro de resíduos antropogênicos, que serão potencialmente exportados para a região costeira por meio da pluma costeira. Nesse contexto, foi utilizado o modelo hidrodinâmico TELEMAC-3D acoplado ao modelo TrackMPD juntamente com dados de campo, para avaliar pela primeira vez a capacidade da pluma costeira da Lagoa dos Patos de exportar MPs para a plataforma interna sob diferentes condições hidrodinâmicas. Dois levantamentos de campo foram realizados durante eventos de pluma para validar o modelo e quantificar as concentrações e cargas de MPs, utilizando uma abordagem “bottom-up” de forma a estimar o potencial de exportação de MPs do estuário em direção à plataforma interna. As concentrações de MPs na pluma superficial variaram de 0,20 itens.m-3 a 1,37 itens.m-3 , predominantemente compostos por polipropileno (PP) e polietileno (PE) (73% dos plásticos confirmados por FTIR). A taxa média estimada de exportação de MPs atingiu 9,0 milhões de itens.dia-1 durante eventos de pluma moderados e 47,5 milhões de itens.dia-1 durante eventos de pluma de alta descarga. O padrão de concentração observado no campo foi principalmente no sistema frontal da pluma, (com maior concentração de partículas) consistente com os resultados da simulação. Segundo os resultados simulados, eventos de descarga forte, juntamente com ventos intensos do Nordeste, facilitaram a rápida exportação de MPs para o sudoeste na região costeira. Por outro lado, eventos de descarga moderados a fracos retiveram os MPs mais perto da foz do estuário, permitindo trajetórias mais longas ou deposição mais precoce. Foram identificados hotspots (pontos criticos) de acúmulo de MPs no giro entre os Molhes da Barra e a Praia de Cassino, bem como na frente salina dentro dos limites da pluma. Essas zonas de acúmulo podem funcionar como reservatórios de partículas de MPs, o que pode representar uma ameaça aos ecossistemas locais.
Palavras-chave: Atlântico Sul, Hotspots, Modelagem Numérica, Pluma Costeira, Transporte de Microplásticos
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Dissertação - David Antonio de Lima Silva
DISTRIBUIÇÃO DAS ÁGUAS-FONTE DA ÁGUA PROFUNDA DO ATLÂNTICO NORTE E DA ÁGUA DE FUNDO ANTÁRTICA NO OCEANO GLOBAL
DAVID ANTONIO DE LIMA SILVA (Currículo Lattes)
Resumo: Investigamos a distribuição e contribuição das águas-fonte da Água Profunda do Atlântico Norte e da Água de Fundo Antártica com base na porcentagem de mistura destas águas-fonte nas bacias dos oceanos Atlântico, Índico e Pacífico. Neste trabalho, os dados utilizados foram obtidos do World Ocean Database 2018 e do Global Ocean Data Analysis Project, abrangendo um período de 46 anos (1973–2019). Um total de 11 águas-fonte foram selecionadas e utilizadas na análise Otimizada com Parâmetro Múltiplos para obter as distribuições e contribuições percentuais das massas de água no oceano global. As águas-fonte da Água Profunda do Atlântico Norte mostraram um fluxo para o sul principalmente através da bacia oeste do Atlântico Norte, com diminuição em suas contribuições longe de suas áreas de formação, exceto a Água do Mar de Labrador, que apresentou um aumento em sua contribuição entre 30°S e 50°S na bacia do Atlântico. A Água do Mar de Labrador e a Água da Islândia-Escócia são as únicas águas-fonte da Água Profunda do Atlântico Norte exportadas para outras bacias oceânicas, com a Água do Mar de Labrador ocupando toda a extensão das bacias do Índico e do Pacífico, enquanto a Água da IslândiaEscócia está restrita ao sul das bacias destes oceanos onde apresentou baixas contribuições. As águas-fonte da Água de Fundo Antártica apresentaram distribuições próximas de suas áreas de formação, exceto a Água Profunda do Mar de Weddell, que se espalhou por todas as bacias do oceano global, estendendo-se até 50°N na bacia do Atlântico e preenchendo as bacias profundas do Índico e do Pacífico, enquanto as outras águas-fonte da Água de Fundo Antártica estão restritas às bacias do sul do oceano global e à bacia da Antártica. A Água do Mar de Labrador e Água Profunda do Mar de Weddell foram as águas dominantes nas bacias oceânicas, apresentaram maiores contribuições e mostraram caminhos semelhantes de exportação a partir da bacia do Atlântico Sul, espalhando-se de oeste para leste, entrando nas bacias do Índico e do Pacífico, onde fluem para norte, com a Água Profunda do Mar de Weddell espalhando-se principalmente ao longo das bacias ocidentais nas camadas inferiores.
Palavras-Chave: Águas-fonte; Massas de água profundas; Análise OMP; Oceano global.
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Dissertação - Laura Marquis Jankauskas
Moluscos bivalves como sentinelas da contaminação por microplásticos no extremo sul do BrasilAutor: Laura Marquis Jankauskas (Currículo Lattes)
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Dissertação - Luísa De Moraes Garcia
PROCESSOS CONTROLADORES DOS FLUXOS DE O2 E CO2 ENTRE O OCEANO E A ATMOSFERA NA PATAGÔNIA ARGENTINA
Autor: Luísa De Moraes Garcia (Currículo Lattes)
Resumo
A plataforma continental e a quebra de plataforma da Patagônia, no sudoeste do oceano Atlântico, são reconhecidas por sua alta produtividade biológica e como uma região crucial para a absorção de dióxido de carbono (CO2). No entanto, muitos dos mecanismos que controlam as trocas de CO2 entre o oceano e a atmosfera nessa região, especialmente a relação entre os grupos de fitoplâncton e a dinâmica do CO2, permanecem amplamente desconhecidos. Assim, considerando que o oxigênio (O2) e o CO2 estão sujeitos a muitos dos mesmos fatores biológicos e físicos, uma investigação integrada desses gases fornece uma perspectiva abrangente para entender os mecanismos que governam suas trocas entre o mar e o ar. Para investigar os fatores que influenciam essas trocas entre O2 e CO2 no oceano e na atmosfera, analisamos um conjunto de dados que inclui temperatura, salinidade, O2 dissolvido e medições contínuas de CO2 em cada estação oceanográfica coletadas durante a primavera de 2004, 2007 e 2008, e no verão de 2008 e 2009. Além disso, utilizamos a técnica de regressão linear múltipla para desenvolver três algoritmos distintos para a fugacidade de CO2 na superfície do mar. A biomassa de fitoplâncton foi categorizada em diferentes grupos com base nas informações da composição de pigmentos obtidos por cromatografia líquida de alta performance. Um padrão claro que divide as regiões entre norte e sul foi observado, bem como entre as estações de primavera e verão, em relação aos mecanismos que controlam esses gases na área de estudo. Na região mais ao norte da plataforma da Patagônia (36°-40°S), uma ampla variação de temperatura e salinidade está associada a uma maior diversidade da comunidade fitoplanctônica, incluindo haptófitas, diatomáceas e dinoflagelados. Apesar da baixa biomassa de fitoplâncton, dominada por células menores, como haptófitas, a fotossíntese desempenha um papel significativo na regulação das trocas de O2 e CO2 entre o oceano e a atmosfera, resultando em uma emissão de O2 (14 ± 9 mmol m–2 d –1 ) e absorção de CO2 (–4 ± 3 mmol m–2 d –1 ). Entre 40° e 50°S, observamos um aumento na biomassa de fitoplâncton ao longo da quebra de plataforma durante a primavera, dominada principalmente por diatomáceas, correlacionadas com um maior fluxo positivo de O2 (91 mmol m–2 d –1 ) e absorção de CO2 (–46 mmol m–2 d –1 ) em toda a região da plataforma. No verão, os processos térmicos influenciaram significativamente a absorção de CO2 e O2. Ao sul de 52°S, durante o verão, a mudança de um sumidouro de CO2 para uma fonte de CO2 foi associada a uma menor biomassa de fitoplâncton, composta principalmente por diatomáceas, haptófitas e flagelados verdes, juntamente com o aquecimento das águas ricas em O2 e CO2. Portanto, os principais resultados deste estudo podem ser usados para prever as potenciais consequências das mudanças climáticas futuras na desgaseificação de O2 e absorção de CO2 no oceano, especialmente considerando as condições oceânicas de aquecimento associadas a uma mudança para células de fitoplâncton menores e o papel da região de estudo como uma importante zona de absorção de CO2 com acidificação mais rápida do que em áreas circundantes.
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Dissertação - Natália Dias de Carvalho
TENDÊNCIAS DA LINHA DE COSTA EM MÉDIO E CURTO PRAZO PARA PROJEÇÃO DE CENÁRIOS FUTUROS
NATÁLIA DIAS DE CARVALHO (Currículo Lattes)
Resumo: Nas últimas décadas, flutuações no nível do mar global devido às mudanças climáticas e seus efeitos associados nas linhas de costa (LC) vêm sendo discutidas de forma ampla dentro da comunidade científica, principalmente ao que tange a erosão costeira. Áreas de menor declividade, como a planície costeira do Rio Grande do Sul, provavelmente sofrerão mais com os impactos das mudanças climáticas, o que pode resultar em degradação e perda de habitats naturais, além de danos à infraestrutura. Variações de linha de costa são usualmente associadas a regiões de erosão severa, e o balanço sedimentar (BS) regional vem sendo apontado como o principal controlador dessa mudança costeira pelo IPCC. O litoral do estado do Rio Grande do Sul já apresenta setores com saldo sedimentar negativo de curto e longo prazo (ex. Farol da Conceição e Balneário Hermenegildo), o qual é apontado como a principal causa para a erosão atual no litoral gaúcho. Neste contexto, e considerando a elevação projetada do nível médio do mar (NMM), uma maior acurácia nas estimativas das forçantes que influenciam a resposta costeira a longo prazo é essencial para prever cenários futuros com confiança. Este trabalho propõe mensurar e aumentar a compreensão sobre o balanço sedimentar de 3 células costeiras em diferentes escalas temporais no litoral médio do Rio Grande do Sul: Célula 1 (Estreito); Célula 2 (Conceição); Célula 3 (Mostardas); a fim de simular a resposta costeira à elevação do NMM para os anos de 2039, 2049, 2074 e 2124. Foram utilizadas imagens de satélite com resoluções de 3 a 5 m/px (2009-2022) e ortomosaicos e modelos de elevação com resolução de 0,015 m/px (2022- 2023) para as análises de variação da linha de costa de médio e curto prazo 15 respectivamente. Os valores de balanço sedimentar foram calculados de forma determinística, utilizando o recuo encontrado em curto e médio prazo para calibrar a modelagem inversa utilizando o modelo computacional Shoreface Translation Model (STM). Posteriormente, os valores calculados foram utilizados nas simulações de resposta costeira através da versão estocástica do mesmo modelo, o Random Shoreface Translation Model (RanSTM). Através das estimativas de BS todos os valores resultantes foram negativos. A célula 1, historicamente localizada em uma área de comportamento transicional, mostrou uma diminuição na taxa de recuo costeiro até 2074, e um aumento considerável em 2124. Enquanto a célula 2, anteriormente caracterizada por erosão severa, apresentou uma redução na taxa até 2074, e posteriormente um leve aumento em 2124. A célula 3, com os valores de SB menos erosivos, manteve uma taxa constante de recuo em todos os cenários projetados, além do menor recuo total para 2124. Esse comportamento das células até 2074 destaca a influência do BS nos cenários em que o NMM sobe de forma lenta, enquanto a mudança no comportamento em 2124 aponta o controle do NMM a longo prazo quando taxas maiores serão alcançadas. As projeções de longo prazo apontaram para uma inversão nos padrões históricos deposicionais, ficando evidente a influência das variações longitudinais no espaço de acomodação disponível na antepraia adjacente entre as células avaliadas.
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Dissertação - Rafael Avila Simão
Avaliação da Turbidez e do Material Particulado em Suspensão na Lagoa dos Patos por Sensoriamento Remoto
Autor: Rafael Avila Simão (Currículo Lattes)
Resumo
O material particulado em suspensão (MPS) e a turbidez são duas variáveis importantes em ambientes costeiros, dado o seu papel na dinâmica biogeoquímica desses ambientes. Devido às alterações que causam na cor da água, essas variáveis podem ser estudadas por sensoriamento remoto. Destaca-se, porém, que inexiste uma metodologia (correção atmosférica e algoritmo) com desempenho superior às demais em todas as regiões. Assim, torna-se fundamental avaliar as estimativas em cada caso. O presente estudo teve como objetivo trazer recomendações para o sensoriamento remoto da turbidez e do MPS na Lagoa dos Patos (RS, Brasil). Estudos anteriores na área de estudo apontaram que a região possivelmente apresenta características ópticas distintas ao longo de sua extensão. Aqui, foram utilizadas imagens de três satélites (Sentinel-3, Sentinel-2 e Landsat-8) e comparadas diferentes correções atmosféricas (ACOLITE e POLYMER), algoritmos de turbidez e MPS (empíricos ou semi-analíticos; de banda única ou multibanda) e bandas (vermelho ou infravermelho próximo). As estimativas utilizando algoritmos estabelecidos na literatura, porém, apresentaram elevado viés, levando à necessidade de recalibração regional desses algoritmos. Isso foi realizado utilizando dados de campo de turbidez e MPS, aplicados a um método de ajuste de modelos geofísicos (GeoCalVal). As estimativas originais e recalibradas foram, então, classificadas com base em uma nova métrica (goodness of fit — GoF), que agrupa de forma objetiva diversos parâmetros estatísticos (correlação, acurácia, viés e comparação dos resíduos). Com base nessa métrica, recomenda-se a utilização da seguinte combinação para estimativas de turbidez na área de estudo: correção atmosférica do POLYMER, algoritmo de banda única, banda do infravermelho próximo e coeficientes originais. Para o MPS, a seguinte combinação é recomendada: correção atmosférica do ACOLITE, algoritmo de banda única, banda do infravermelho próximo e coeficientes recalibrados. Como recomendações para futuros trabalhos, tem-se a utilização de dados radiométricos de campo, aplicação de modelos de transferência radiativa e construção de séries temporais multissensores.
Palavras-Chave: correção atmosférica; cor da água; estuário; lagoa costeira; Landsat; recalibração; Sentinel.
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Dissertação - Rafaela Rizzi
FLUXOS TURBULENTOS DE CALOR NA INTERFACE OCEANO-ATMOSFERA ASSOCIADOS A VÓRTICES DE SUBMESOESCALA NA BACIA DE SANTOS
Autor: Rafaela Rizzi (Currículo Lattes)
Resumo
Uma combinação de conjunto de dados foi utilizada neste estudo com o objetivo de caracterizar o impacto de vórtices de submesoescala (VSMs) nos fluxos turbulentos de calor (sensível e latente) na interface oceano-atmosfera, na região da Bacia de Santos (BS), assim como realizar a estatística dessas estruturas. A metodologia proposta para atingir esses objetivos foi dividida em três grandes etapas: (i) identificação dos vórtices via critério visual visual em imagens Sentinel1 SAR-C entre 2017 e 2021; (ii) estimativa dos fluxos turbulentos de calor (latente – FCL; sensível – FCS) através de equações bulk, utilizando medições satelitais e saídas numéricas de reanálise de temperatura do ar e da superfície do mar e velocidade do vento; e (iii) extração dos fluxos de calor associados aos vórtices (< 5 dias e < 23 km) por meio da aplicação de filtros temporais e espaciais. Foi identificado um total de 1780 vórtices. A incerteza na determinação das bordas dos vórtices permitiu a medição de 1546 indivíduos e a definição da polaridade de 1773 estruturas. A maioria dos vórtices identificados são ciclônicos, com raios que variaram entre 0,2 km e 18,5 km e um valor médio de 3,0 ± 2,5 km. Os VSMs apresentaram uma distribuição espacial preferencial, tendo sido detectados principalmente na plataforma da BS, com maior concentração nas suas porções central e sul. Além disso, os VSMs foram detectados, em sua maioria, durante os meses de outono e inverno. As estimativas dos FCL e FCS demonstraram uma dependência regional e sazonal na BS, apontando para trocas de calor superficiais mais intensas no setor sul da região e durante o outono e o inverno. Em relação à influência dos VSMs nos fluxos turbulentos de calor, os maiores valores foram encontrados em áreas influenciadas pela Corrrente do Brasil, com magnitudes comparáveis ou até mesmo superiores às associadas aos vórtices de mesoescala referenciadas em estudos prévios. Os mapas compostos demonstraram que os fluxos máximos ocorreram próximas ao centro dos vórtices com valores de FCL de −16,6 W/m² (−10,3 W/m²) para os ciclônicos (anticiclônicos), superiores aos de FCS, de −2,3 W/m² (−1,3 W/m²). Ou seja, os vórtices ciclônicos e anticiclônicos contribuíram, em média, para o ganho de calor oceânico. Foi observado também que um mesmo vórtice pode contribuir com sinais opostos nos FCL e FCS. Os resultados aqui encontrados apontam para a importância dos VSMs nas trocas superficiais de calor, mesmo com o baixo número de vórtices analisados.
Palavras-Chave: absorção de calor, movimentos de submesoescala, fluxos de calor sensível e latente, Atlântico Sul
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Dissertação - Thais Teixeira Gava
Influência da descarga fluvial e do vento no transporte de microplásticos na Lagoa dos PatosAutor: Thais Teixeira Gava (Currículo Lattes)