anÁlise da variabilidade espaÇo...
TRANSCRIPT
! !
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS
DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFIA E ECOLOGIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM OCEANOGRAFIA
MAHATMA SOARES FERNANDES
ANÁLISE DA VARIABILIDADE ESPAÇO-TEMPORAL DA DISTRIBUIÇÃO DE CLOROFILA-A ENTRE A PLATAFORMA
CONTINENTAL DO NORTE DA BACIA DE CAMPOS E BACIA DO ESPÍRITO SANTO POR MEIO DE IMAGENS DE
SATÉLITE
VITÓRIA 2013!
MAHATMA!SOARES!FERNANDES!
!
ANÁLISE DA VARIABILIDADE ESPAÇO-TEMPORAL DA DISTRIBUIÇÃO DE CLOROFILA-A ENTRE A PLATAFORMA
CONTINENTAL DO NORTE DA BACIA DE CAMPOS E BACIA DO ESPÍRITO SANTO POR MEIO DE IMAGENS DE SATÉLITE
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Oceanografia e Ecologia do Centro de Ciências Humanas e Naturais da Universidade Federal do Espírito Santo, como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Oceanografia. Orientador: Prof. Dr. Renato David Ghisolfi.
VITÓRIA 2013
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus pela força de vontade, paciência e principalmente pela saúde que
me concedeu durante a elaboração desse trabalho.
Agradeço aos meus pais por me fornecerem toda a base estrutural que me mantém
firme.
Agradeço ao Prof. Dr. Renato David Ghisolfi pelo ótimo trabalho de orientador
prestado, principalmente na reta final da elaboração desse trabalho.
Agradeço a todos os colegas do Laboratório Posseidon por toda a paciência e
compreensão durante a elaboração desse trabalho.
Agradeço aos professores do Departamento de Oceanografia e Ecologia da UFES
que de alguma forma contribuíram na elaboração esse trabalho.
Agradeço à Agência Nacional de Petróleo e Gás (ANP), Financiadora de Estudos e
Projetos (FINEP) e ao Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT) pelo financiamento
do Programa de Recursos Humanos da UFES, PRH – 29.
RESUMO
O estudo ecológico da capacidade de sustentação de diferentes níveis tróficos no
ambiente costeiro brasileiro ainda está em fase de inicial. Como se sabe, a presença
de organismos produtores é essencial para a manutenção de toda a biodiversidade
local e, entender o seu comportamento nas plataformas continentais das bacias de
Campos e Espírito Santo em meso-escala espacial e micro-escala temporal é básico
quando o assunto é a preservação ambiental dessa região. O sensoriamento remoto
permite uma visão sinóptica sobre grandes áreas em tempo real, sendo assim um
dos métodos mais eficientes para monitorar e estudar ambientes marinhos. Neste
trabalho, séries temporais de 2003 a 2011 de dados pré-processados de
concentração de clorofila-a, derivados do sensor MODIS foram usados para se
estudar a variabilidade espaço-temporal da biomassa de produtores primários na
região de plataforma continental entre o norte da Bacia de Campos e Bacia do
Espírito Santo. Os resultados mostram uma distribuição espacial e temporal
bastante complexa, que se diferencia não só com a distância da costa, mas também
em termos de latitude. Os dados de regiões costeiras se mostraram bastante
influenciados por substâncias amarelas e/ou sedimentos em suspensão, já que
foram registradas com frequência concentrações de clorofila-a totalmente fora do
comum do ambiente marinho (acima de 10 mg m-3). Em escala sazonal o padrão
que se destaca é caracterizado por apresentar picos de biomassa de produtores
primários nos meses de outono e inverno com exceção da região em frente a cidade
de Vitória, ES, na qual essa sazonalidade não é tão evidente. Contudo, durante
curtos períodos de tempo (semanas) as condições ambientais se tornam propícias
para sustentar altos níveis de biomassa de produtores primários mesmo em outras
estações do ano possivelmente devido ao input esporádico de águas ricas em
nutrientes da Água Central do Atlântico Sul guiada por ressurgências costeiras e
atividades vorticais de curta duração.
Palavras-chave: Sensoriamento remoto. Clorofila-a. Plataforma continental. Espírito
Santo. Rio de Janeiro.
LISTA DE FIGURA
Figura 1 - Campo de vento médio para a estação de inverno durante o período de 1978 a 1997 ............................................................................................................... 12
Figura 2 - Campo de vento médio para a estação de verão durante o período de 1978 a 1997 ............................................................................................................... 12
Figura 3 - Média mensal climatológica do vento de superfície (m/s) obtidos a partir do sensor QuikSCAT para o mês de julho ................................................................ 13
Figura 4 - Média mensal climatológica do vento de superfície (m/s) obtidos a partir do sensor QuikSCAT para o mês de janeiro ............................................................. 13
Figura 5 – Resumo da dinâmica da ressurgência costeira ....................................... 14
Figura 6 – Representação esquemática do Giro Subtropical do Atlântico Sul .......... 15
Figura 7 – Posições das estações hidrográficas durante o Cruzeiro METEOR 15 e a trajetória das boias lançadas durante o projeto, juntamente com a topografia de fundo .......................................................................................................................... 16
Figura 8 – Seção hidrográfica do transecto através da CB com os dados de temperatura potencial ................................................................................................ 16
Figura 9 – Mapa de temperatura superficial do mar (TSM) computados por dados coletados pelo sensor Advanced Very Hight Resolution Radiometer no 33º dia de 1991 ........................................................................................................................... 17
Figura 10 – Localização dos campos de produção e blocos de exploração nas Bacias de Campos e Espírito Santo .......................................................................... 20
Figura 11 – Área de estudo juntamente com os 12 pontos de coleta ....................... 25
Figura 12 - Série temporal de concentração de clorofila-a (mg m-3) para os quatro pontos amostrais do Transecto Norte ....................................................................... 29
Figura 13 - Série temporal de concentração de clorofila-a (mg m-3) para os quatro pontos amostrais do Transecto Central ..................................................................... 30
Figura 14 - Série temporal de concentração de clorofila-a (mg m-3) para os quatro pontos amostrais do Transecto Sul ........................................................................... 31
Figura 15 - Perfil médio da concentração de clorofila-a em cada transecto e do transecto médio ......................................................................................................... 33
Figura 16 – Perfil horizontal do padrão de circulação em 20 m no dia 2 de setembro de 2007 ...................................................................................................................... 34
Figura 17 – Variação temporal (mensal ao longo dos anos amostrados) da concentração de clorofila-a para o Transecto Norte ................................................. 36
Figura 18 – Variação temporal (mensal ao longo dos anos amostrados) da concentração de clorofila-a para o Transecto Central ............................................... 37
Figura 19 – Variação temporal (mensal ao longo dos anos amostrados) da concentração de clorofila-a para o Transecto Sul ..................................................... 38
Figura 20 - Séries de variabilidade mensal na concentração de clorofila-a em regiões de plataforma interna ................................................................................................. 40
Figura 21 - Médias mensais de concentração de clorofila-a no ponto Pt11 e da vazão mensal média do Rio Doce entre 2003 e 2010 ......................................................... 41
Figura 22 – Imagem classificada, destacando a água da pluma do Rio Doce, obtida a partir do sensor Landsat no dia 01/10/2005 .............................................................. 42
Figura 23 - Médias mensais de concentração de clorofila-a no ponto Pt31 e da vazão média mensal do Rio Paraíba do Sul (entre 2003 e 2010) ....................................... 44
Figura 24 - Mapa de frequência da pluma de sedimentos na região de desembocadura do Rio Paraíba do Sul com destaque para o ponto Pt31 ............... 44
Figura 25 - Vista aérea da região de plataforma interna do TC evidenciando a posição do ponto Pt21 e do complexo industrial VALE/Arcelor ................................ 45
Figura 26 - Variabilidade mensal na concentração de clorofila-a no Transecto Norte (com exceção do ponto Pt11) .................................................................................... 46
Figura 27 - Variabilidade mensal na concentração de clorofila-a no Transecto Sul (com exceção do ponto Pt31) .................................................................................... 46
Figura 28 - Variabilidade mensal na concentração de clorofila-a no Transecto Central (com exceção do ponto Pt21) .................................................................................... 48
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Condicionantes ambientais do ambiente aquático para o fitoplâncton ... 19
Tabela 2 – Posição geográfica e profundidade dos pontos de coleta ....................... 27
Tabela 3 – Média (em negrito) e desvio padrão (em itálico) da concentração de clorofila-a no período de 2003 a 2011 para cada ponto amostrado .......................... 32
Tabela 4 - Índices de correlação de Pearson entre os pontos das plataformas médias, externas e quebra de plataformas dos transectos norte e sul ..................... 47
LISTA DE ABREVIATURAS
ACAS – Água Central do Atlântico Sul
ANA – Agência Nacional de Águas
ASAS - Alta Subtropical do Atlântico Sul
AT – Água Tropical
BDEP - Banco de Dados de Exploração e Produção
CB – Corrente do Brasil
CM – Corrente das Malvinas
CNB – Corrente Norte do Brasil
CSE – Corrente Sul Equatorial
HDF – Hierarchical Data Format
MOD – matéria orgânica dissolvida
NASA - National Aeronautics and Space Administration
NCEP - National Centers for Environmental Prediction SeaDAS - SeaWiFS Data Analysis System
Sv - Sverdrup
VV – Vórtice de Vitória
TC – Transecto Central
TN – Transecto Norte
TS – Transecto Sul
TSM – Temperatura da superfície do mar
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 10
2. OBJETIVOS .......................................................................................................... 21 2.1 OBJETIVO GERAL .............................................................................................. 21 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 21
3. METODOLOGIA ................................................................................................... 22 3.1 AQUISIÇÃO DE DADOS ..................................................................................... 22 3.1.1 O SENSOR MODIS À BORDO DO SATÉLITE AQUA ........................................... 22 3.2 MÉTODOS .......................................................................................................... 23
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................... 28
5. CONCLUSÕES ..................................................................................................... 50
6. PERSPECTIVAS FUTURAS ................................................................................. 51
7. REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 52
8. ANEXO A .............................................................................................................. 59
10!!
1. INTRODUÇÃO
A comunidade oceanográfica vem concentrando esforços para estudar
sistematicamente o oceano global, pois a compreensão dos fenômenos
oceanográficos apresenta importância fundamental em diferentes setores e
atividades, como por exemplo: estudos de tempo e clima, dispersão de poluentes,
variabilidade da pesca, indústria do petróleo e navegação (ROBINSON, 1985).
Um destes fenômenos é a variabilidade espaço-temporal da biomassa de produtores
primários em ambientes costeiros. Segundo Bentz et al. (2005) e Noernberg et al.
(2007), as regiões de plataforma continental marinha contêm alguns dos
ecossistemas mais complexos e especializados, com alto grau de sensibilidade à
intervenção humana. As interações de complexos processos físicos e bioquímicos
inter-relacionados, assim como a grande variabilidade da escala espacial e temporal
dos fenômenos oceânicos apresentam desafios para o monitoramento ambiental
eficiente destas regiões. O grau variado das possíveis combinações desses fatores
ao longo de múltiplas escalas espaciais e temporais é o que determina as diferenças
de produtividade nos diversos setores da plataforma continental da região sul-
sudeste brasileira.
Como se sabe, a presença de organismos produtores é essencial para a
manutenção de toda a biodiversidade local e, como Reynolds (2006) disse, o
fitoplâncton é como a “grama” das cadeias alimentares aquáticas e a produção dos
beneficiários finais (peixes, aves e mamíferos) está ligada à produtividade primária.
Portanto, entender o seu comportamento em grandes escalas espaciais e temporais
é básico quando o assunto é monitoramento ou conservação ambiental.
Como dito por Behrenfeld e Boss (2006), a concentração de clorofila nos oceanos é
uma característica exclusiva de algas da coluna d’água, e nesse sentido tem sido
usada como proxy de biomassa de fitoplâncton no campo. Lembrando que a
composição taxonômica e o estado fisiológico da assembleia de algas não devem
ser ignorados quando se deseja mensurar a real quantidade desses organismos.
Tendo isso em vista, alguns autores utilizaram o fitoplâncton como bioindicador de
processos de circulação oceânica, principalmente em casos de ressurgências
11!!
derivadas da atuação do vento superficial. Alvarez et al. (2012) utilizaram dados de
concentração de clorofila-a como ferramenta para quantificar a variabilidade espaço-
temporal da ressurgência na região da Galícia, Espanha. Enquanto que Emilio
(1999) fez o mesmo para a região do Golfo da Califórnia, no México. Um outro
exemplo, de acordo com Tenore et al. (1995) e Emilio (1999), é a localização de
áreas mais propícias para a atividade pesqueira, onde os barcos têm preferência por
regiões de ressurgência de águas mais frias e com alta concentração dessas
microalgas.
Padrões semelhantes aos de Alvarez et al. (2012) e Emilio (1999) foram
identificados na costa brasileira em Cabo Frio (RJ) por Valentin et al. (1987), Gaeta
et al. (1994), Strechet al. (1995) e Lorenzzetti e Gaeta (1996). Com base em análise
de dados de temperatura da superfície do mar (TSM), ficou evidenciado que as
plataformas internas e médias locais se encontram sobre a ação de upwelling
costeiro influenciado pelos ventos prevalecentes de nordeste associados ao centro
da Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS), principalmente entre o início da
primavera (setembro) e pouco depois do fim do verão.
Segundo Bastos e Ferreira (2000) as Altas Subtropicais são sistemas de alta
pressão localizados em torno de 30 graus de latitude nos principais oceanos do
planeta. Elas estão associadas à circulação média meridional da atmosfera,
surgindo devido às células de Hadley.
No trabalho de Bastos e Ferreira (2000) está exposto o comportamento médio da
ASAS para o período de 1978 a 1997 em todo o Atlântico Sul, a partir de dados
adquiridos do National Centers for Environmental Prediction (NCEP). Uma boa
visualização desse centro anticiclônico para o período de inverno se encontra na
Figura 1 e para o período de verão na Figura 2. De acordo com os autores, no
inverno prevalecem ventos de leste no sul da Bahia e norte do Espírito Santo e
ventos de nordeste no litoral dos estados do Rio de Janeiro, São Paulo e Paraná.
12!!
Figura 1 – Campo de vento médio para a estação de inverno. Linhas de corrente (m/s) e magnitude em 850 hPa (aproximadamente 1500 metros de altitude) durante o período de 1978 a 1997. FONTE: Bastos e Ferreira (2000).
Em períodos de verão o vento de nordeste é predominante para o litoral das regiões
sul e sudeste de Brasil. Comparando-se as duas figuras observa-se que a ASAS no
verão desloca-se ligeiramente para sudeste e está melhor configurada.
Figura 2 – Campo de vento médio para a estação de verão. Linhas de corrente (m/s) e magnitude em 1000 hPa (superfície) durante o período de 1978 a 1997. FONTE: Bastos e Ferreira (2000).
13!!
Uma visualização mais detalhada do padrão de ventos médio para os meses de
Julho e Janeiro na costa do Espírito Santo e Rio de Janeiro é exibida em Souza et
al. (2007) - Figura 3 e Figura 4, respectivamente. Com uma série de dados entre
Julho de 1999 e Agosto de 2006 eles montaram climatologias com os dados dos
meses de Julho e de Janeiro. Ficou evidenciado um padrão de divergência de fluxo
(Figura 3) entre 18ºS e 22ºS e um vento mais intenso ao norte de 21ºS durante o
inverno. Para o verão, essa divergência não foi visível e observou-se uma maior
atuação do vento de nordeste em toda a região entre o sul da Bahia e norte do Rio
de Janeiro.
Figura 3 – Média mensal climatológica do vento de superfície (m/s) com resolução espacial 0,5º x 0,5º obtidos a partir do sensor QuikSCAT para o mês de julho. FONTE: Souza et al. (2007).
Figura 4 - Média mensal climatológica do vento de superfície (m/s) com resolução espacial 0,5º x 0,5º obtidos a partir do sensor QuikSCAT para o mês de janeiro. FONTE: Souza et al. (2007).
De acordo com Bakun (1996) e Tomczak (1998) o padrão de ventos de verão
mostrado na Figura 4, somado ao alinhamento da costa do Espírito Santo, está
totalmente de acordo com as condições básicas para o desenvolvimento da
ressurgência costeira. Nesse caso, a um vento nordeste está associado um
14!!
transporte de Ekman direcionado 90º à esquerda advectando água em direção
offshore. Com isso, ocorre o rebaixamento da superfície do oceano próximo à costa
e surge um gradiente de pressão normal à costa que gera uma corrente geostrófica
ao longo da costa na mesma direção do vento. O movimento líquido de água é o
resultado do fluxo de Ekman gerado pelo vento e o fluxo geostrófico (Figura 5).
Tomczak (1998) diz que a ressurgência é um dos processos mais importantes no
oceano costeiro, e constitui o movimento da água proveniente de camadas mais
profundas do oceano (nesse caso a Água Central do Atlântico Sul) para a superfície,
sendo que seus efeitos em correntes, estratificação e fornecimento de nutrientes são
determinados por detalhes topográficos tais como a profundidade da coluna d’água
e a forma da linha de costa.
Figura 5 – Resumo da dinâmica da ressurgência costeira. FONTE: Tomczak (1998).
No limite externo da plataforma continental aparece a Corrente do Brasil (CB)
transportando águas tropicais (AT) e a Água Central do Atlântico Sul. A CB é tida
como uma corrente rasa, estreita, quente (temperaturas maiores que 20ºC), salina
(maior que 36) e oligotrófica. Também é considerada relativamente fraca,
transportando apenas de 1,5 a 3,0 Sv de água tropical (AT) ao margear a quebra de
plataforma com uma velocidade máxima de 0,5 m/s. Sua origem é na região de
bifurcação do ramo mais ao sul da Corrente Sul Equatorial (CSE), (próximo ao
paralelo 15ºS) (STRAMMA e ENGLAND, 1999; SILVEIRA et al., 2006). Dessa
região, partem a Corrente Norte do Brasil (CNB), fluindo em direção ao equador pela
costa brasileira e a CB que flui para sul bordejando o continente sul-americano até a
região da Convergência Subtropical (33-38ºS), onde conflui com a Corrente das
15!!
Malvinas (CM) e se separa da costa (Figura 6) (STRAMMA, 1991; SILVEIRA et al.,
1994; SILVEIRA et al., 2000).
Sob a AT encontra-se a Água Central do Atlântico Sul (ACAS) que, segundo
Miranda (1985), é formada na zona de confluência entre a CB e a CM e apresenta
temperaturas superiores a 6ºC e inferiores a 20ºC. De acordo com Silveira et al.
(2000) a ACAS pertence ao Giro Subtropical e circula com a Corrente do Atlântico
Sul e de Benguela e atinge a costa brasileira próximo dos 20ºS, transportada pela
Corrente Sul Equatorial onde se bifurca para norte e sul.
Figura 6 – Representação esquemática do Giro Subtropical do Atlântico Sul. De acordo com Peterson e Stramma (1991). FONTE: Silveira et al. (2000).
Uma feição que pode ajudar na intrusão da ACAS sobre a plataforma continental do
Espírito Santo é o Vórtice de Vitória (VV). Estudos de Garfield (1990) mostraram que
a CB passa por processos de meandramentos e formação de vórtices na região
compreendida entre 20º e 31ºS, devido principalmente as alterações de vorticidade
sofridas pela corrente durante a passagem pelo fundo irregular dessa região. Além
disso, Siedler e Zenk (1992) relataram dados termais obtidos pelo transecto
transversal a CB (20.5ºS), ligeiramente ao sul da Cadeia Vitória-Trindade, durante o
Cruzeiro METEOR 15 em fevereiro de 1991 (Figura 7), que evidenciavam a
presença de um vórtice de núcleo frio na região (Figura 8).
16!!
Figura 7 – Posições das estações hidrográficas durante o Cruzeiro METEOR 15 e a trajetória das boias lançadas durante o projeto, juntamente com a topografia de fundo. De acordo com Brügge (1992). FONTE: Schmid et al. (1994).
Figura 8 – Seção hidrográfica do transecto através da CB com os dados de temperatura potencial. FONTE: Schmid et al. (1994).
17!!
Após a análise dos dados Schmid et al. (1994) concluíram que a água da plataforma
continental próxima a região de Vitória é trapeada ao VV e que a água de
característica mais fria pode ser ascendida por eventos de upwelling, na qual ocorre
o transporte de ACAS para a superfície ou subsuperfície na região do núcleo do VV
(Figura 9).
Figura 9 – Mapa de temperatura superficial do mar (TSM) computados por dados coletados pelo sensor Advanced Very Hight Resolution Radiometer no 33º dia de 1991, mostrando uma água mais fria próxima à costa e meandros na região da frente térmica. FONTE: Schmid et al. (1994).
Palma e Matano (2009) confirmaram que este upwelling é marcado pela intrusão de
ACAS, proveniente da região da quebra de plataforma abaixo dos 200 metros de
profundidade, na zona fótica da plataforma continental de Cabo Frio, sendo
sequente a isso a elevação nos valores de concentração de clorofila-a (acima de 1,5
mg m-3) em subsuperfície. Segundo Brandini (1990), Castro e Miranda (1998) e
Castro et al. (2008), essa alta concentração é um reflexo do enriquecimento nutritivo
da região pela intrusão de ACAS.
Algumas evidências de ressurgência na plataforma do Espírito Santo já foram
encontradas: Schmid et al. (1994) mencionaram que a ressurgência de Cabo Frio
18!!
pode atingir grandes proporções e ser observada até regiões ao norte de Vitória
(Figura 9); e a confirmação da presença de espécies fitoplanctônicas e
zooplanctônicas características de ambientes oceânicos sobre a plataforma
capixaba, evidenciadas respectivamente por Leal (2009) e Fernandes et al. (2007).
Mas a ressurgência seria frequentemente interrompida por mudanças na circulação
atmosférica, sendo que, seria esperado que os verões fossem mais produtivos
devido as condições de vento nessa estação serem mais propícias para a intrusão
de ACAS na plataforma.
De acordo com Reynolds (2006) as plataformas continentais são as regiões mais
susceptíveis para o desenvolvimento dos grandes aglomerados de microalgas
devido ao grande potencial para suportar maiores níveis da produção de biomassa e
diversidade, e com maior variabilidade de abundância e dominância. Águas rasas
têm um intercâmbio de recursos com o sedimento de fundo mais rápido, além do
ingresso de 'novos' recursos da terra. Tudo isso dá mais oportunidade de
crescimento e mais apoio ao acúmulo de biomassa.
Segundo Reynolds (2006) a variação de biomassa de alguns lugares para outros
obedece a seguinte regra: quando um suprimento adequado de um completo
espectro de nutrientes essenciais coincide com luminosidade alta em uma rasa,
clara e misturada camada, existe uma capacidade de suporte suficientemente alta
para tolerar potencialmente uma biomassa de produtores primários. No entanto,
inadequações ou restrições na capacidade de suporte, impõem limitações na
capacidade de crescimento e divisão de algas.
Um bom exemplo de variabilidade sazonal de produtividade primária é a diferença
de concentração de clorofila-a entre regiões temperadas e tropicais. “... Em grande
parte do oceano tropical, a concentração de clorofila-a é geralmente muito menor do
que 1 mg m-3. No oceano temperado, as concentrações máximas podem ser o dobro
disso, mas apenas durante o verão.” Reynolds (2006)
Williams et al. (2002) listaram quais são os fatores ambientais que afetam o meio
fitoplanctônico (Tabela 1). Eles são divididos de acordo com suas escalas temporais
e previsibilidade, sendo que os fatores com escalas temporais maiores que décadas
são de baixa relevância nesse estudo.
19!!
Tabela 1 – Condicionantes ambientais do ambiente aquático para o fitoplâncton. FONTE: Williams et al. (2002). Observações: chl(K) = capacidade de transporte do fitoplâncton fornecida pelos nutrientes; chl(I) = capacidade de transporte do fitoplâncton fornecido pelo RFD; CAtG = circulação atmosférica global, incluindo El Niño e Oscilações do Atlântico Norte; RFD = radiação fotossinteticamente disponível. Escala temporal Variáveis
altamente previsíveis
Variáveis de probabilidade estimável
Variáveis altamente estocásticas
< Segundos - - Quebra de ondas Fluxo RFD em células específicas
Segundos-minutos - - Velocidade do vento Direção do vento Cobertura de nuvens Fluxo de calor Fluxo RFD em profundidades específicas
Minutos-horas - Temperatura da água
Intensidade da turbulência
Horas-dias Comprimento do dia
Período da estratificação termal
Daily wind run Disponibilidade de luz na água Chuvas
Dias-semanas - Profundidade da camada de mistura chl (I) Fluxo de carbono Fluxo de nutrientes
-
Semanas - anos - chl (K) Duração sazonal da estratificação
-
Anos - décadas - Carga de nutrientes Efeitos CAtG
-
> Décadas - Mudanças climáticas cíclicas Oscilação de Milankovitch
-
O desenvolvimento da atividade humana na região pode impor um estresse sobre a
comunidade fitoplanctônica. Especificamente, as costas capixaba e carioca são
regiões com altos níveis de exploração de petróleo, sendo que o risco com acidentes
está sempre presente, seja no transporte do óleo, ou na exploração e explotação. A
20!!
Figura 10, fornecida pelo Banco de Dados de Exploração e Produção (BDEP),
mostra que a maior parte das atividades de exploração e explotação de petróleo
entre Espírito Santo e Rio de Janeiro se encontram em regiões de plataforma
continental e talude, que são as regiões onde ocorre o processo da ressurgência
costeira.
Figura 10 – Localização dos campos de produção (quadrados verdes com bordas verdes) e blocos de exploração (demais quadrados) nas Bacias de Campos e Espírito Santo. FONTE: BDEP. (2012).
Esse é um importante exemplo que remete a necessidade do conhecimento do
padrão de distribuição do fitoplâncton no ambiente costeiro. Infelizmente alguns
acidentes vêm sendo noticiados e dificilmente se sabe com exatidão se eles ocorrem
em períodos em que o ambiente oferece maiores níveis de capacidade de suporte
às microalgas. Sendo assim, um derrame de óleo causaria maiores danos a
biodiversidade local em períodos de verão? Quais regiões da plataforma seriam
mais afetadas? Por quê? Essas ainda são incógnitas para a costa capixaba e norte
carioca e serão respondidas ao término desse trabalho.
! !
21!!
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Avaliar a distribuição espaço-temporal da clorofila-a na plataforma continental
adjacente aos estados do Espírito Santo e norte do Rio de Janeiro.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Observar a relação entre a vazão fluvial e a concentração de clorofila-a em regiões
de plataforma continental;
- Identificar ciclos de variabilidade temporal de concentração de clorofila-a.
22!!
3. METODOLOGIA
3.1 AQUISIÇÃO DE DADOS
Uma vez que os eventos de variação ambiental associada à produtividade primária
ocorrem tipicamente em períodos sazonais, qualquer estudo que deseje identificar
suas características e/ou consequências deverá dispor de uma extensa série
temporal de amostragens para representar de maneira satisfatória tais fenômenos.
Realizar estas amostragens in situ exige grande investimento de tempo e dinheiro,
por isso emprega-se o uso dos dados de sensoriamento remoto, que são de fácil
acesso e apresentam grandes resoluções espaciais e temporais.
3.1.1 O sensor MODIS a bordo do satélite AQUA
O sensor MODIS foi lançado em 2002 e continua ativo até os dias atuais. Este
sensor fornece resolução radiométrica alta (12 bits) em 36 bandas espectrais que
variam em comprimento de onda de 0,4 µm para 14,4 µm. As respostas são
personalizadas e adaptadas às necessidades individuais da comunidade de
usuários. Duas bandas são gravadas com uma resolução espacial de 250 m no
nadir, com cinco bandas a 500 m, e as restantes 29 bandas de 1 km. Um padrão de
varredura ± 55 graus com órbita de 705 km atinge uma faixa 2.330 km e oferece
uma cobertura global a cada 1-2 dias (MODIS, 2012).
Com sua grande gama de bandas, o MODIS é sensível a limites de terra, nuvens e
aerossóis; propriedades da terra; cor do oceano; vapor de água atmosférico;
temperatura de nuvens e superficial; temperatura atmosférica; nuvens cirrus; ozônio
23!!
e altitude de nuvens (MODIS, 2012). No ANEXO A encontram-se os algoritmos de
determinação da concentração de clorofila-a para águas de caso I1 e caso II2.
A série de dados de clorofila-a para o período de janeiro de 2003 a dezembro de
2011 foi obtida da NASA, disponível em http://oceancolor.gsfc.nasa.gov, em
arquivos HDF (Hierarchical Data Format). Os dados são pré-processados pela
própria NASA de forma que representam a média aritmética espacial de 4 km e
temporal de 8 dias de resolução espacial e temporal respectivamente (nível 3 de
processamento).
Todas as séries de dados diários de vazão fluvial para o período de janeiro de 2003
a dezembro de 2010 foi obtida da Agência Nacional de Águas (ANA), disponível em
http://hidroweb.ana.gov.br, em arquivos Access.
3.2 MÉTODOS
Para a maior parte da manipulação e visualização dos dados foram utilizados os
programas computacionais Matlab™ 7.12.0 e SeaDAS™ 6.3. O Matlab é um
ambiente de computação técnica integrada que combina computação numérica,
gráficos e visualização, e uma linguagem de programação de alto nível
(MATHWORKS®, 2012). O SeaWiFS Data Analysis System (SeaDAS) é um
abrangente software de análise de imagem para o processamento, visualização,
análise e controle de qualidade dos dados da cor do oceano (OCEANCOLOR,
2012).
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1!Águas de caso I são conhecidas como águas oceânicas, ou seja, apresentam o fitoplâncton como o
principal constituinte.!
2! Águas de caso II são comuns em ambientes costeiros, são ricas em material em suspenção e
substâncias amarelas.!
24!!
Toda a parte de visualização e manipulação de imagens foi trabalhada no SeaDAS.
O procedimento desenvolvido incluiu as seguintes etapas:
1- recorte da área de estudo de interesse;
2- avaliação visual detalhada da cobertura de nuvens;
3- aplicação de máscara de terra e linha de costa;
4- inserção de grade geográfica;
5- observação do padrão de distribuição temporal e espacial da concentração de
clorofila-a aplicando correções de contraste por reescalonamento dos intervalos
amostrais e diferentes paletas de cores;
6- com base nas análises descritas foram definidos 12 pontos estratégicos de coleta
de dados (Figura 11). As informações sobre a profundidade e a localização
geográfica dos pontos se encontram na Tabela 2.
Os pontos de coleta foram definidos com foco na interpretação da variabilidade da
concentração de clorofila-a tanto paralela quanto perpendicularmente à costa, ou
seja, em níveis batimétricos semelhantes e em três diferentes latitudes. Os pontos
amostrais foram denominados da seguinte forma:
- Todos se iniciam com as letras “Pt” seguidos de dois números;
- O primeiro número representa o transecto no qual o ponto se encontra, sendo o
Transecto Norte representado pelo número 1, o Central pelo número 2 e o Sul pelo
número 3; e
- O segundo número representa a posição do ponto em relação à plataforma
continental. O número 1 representa a plataforma interna, o número 2 a plataforma
média, o número 3 a plataforma externa e o número 4 a quebra de plataforma.
Como evidenciado na Figura 11, a área de estudo foi subdividida em três transectos
perpendiculares à costa (transectos Norte, Central e Sul). Cada um possui
características particulares: o Norte (TN) está localizado próximo ao sul do Banco de
Abrolhos e à desembocadura do Rio Doce; o Central (TC) é em frente a Vitória e o
25!!
Sul (TS) está localizado em uma região de plataforma bem extensa e rasa, além de
ser próximo da desembocadura do rio Paraíba do Sul.
Figura 11 – Área de estudo juntamente com os 12 pontos de coleta. A isolinha preta representa a linha de costa, a vermelha representa a isóbata de 100 metros de profundidade, as linhas azuis representam os principais rios da região, sendo ao norte o Rio Doce, e os Rios Itabapoana e Paraíba do Sul ao sul e os números representam os graus de latitude e longitude da região.
Os dados de clorofila-a dos pontos de coleta e de vazão dos rios foram importados
pelo Matlab em forma de matriz. Os campos sem dados de concentração de
clorofila-a devido a presença de nuvens no local da coleta nas oito passagens do
satélite, foram completados com dados climatológicos mensais do mesmo ponto
adquiridos também por imagens nível 3 de processamento. Enquanto que foram
feitas médias de oito dias de vazão para serem analisadas com resolução temporal
igual a dos dados de concentração do clorofila-a.
Valores de concentração de clorofila-a obtidos muito próximos à costa possuem
limitações quanto a sua representatividade em função de alguns processos de
contaminação na estimativa. Normalmente, as águas das regiões costeiras rasas
26!!
pertencem ao grupo das águas de caso II (ANEXO A). Devido a isso, existem dois
fatores que podem interferir no resultado final obtidos pelos satélites. O primeiro é a
contribuição da reflexão do fundo marinho nos medições dos sensores ópticos.
Essas interferências são determinadas pela sazonalidade na claridade da água,
profundidade da coluna d’água e tipo de substrato, os quais não são muito bem
distinguidas pelos algoritmos bio-ópticos, que consideram que o sinal recebido
representa a coluna d’água (LEE et al, 2002; HU et al, 2000; VANDERBLOEMEN,
2006).
Os sedimentos suspensos, a matéria orgânica dissolvida (MOD), as gramíneas
marinhas, as macroalgas bentônicas e o fitobentos formam o segundo grupo de
fatores influentes na medição da concentração de clorofila-a por sensores ópticos
nas regiões costeiras (VANDERBLOEMEN, 2006). Os sedimentos e a MOD são
altamente distribuídos nas regiões costeiras pelo deságue de rios e res-suspensos
pela ação de ondas ou da maré. De acordo com Hu et al. (2000) eles podem alterar
a reflexão da luz na água e interferir nos cálculos de correção atmosférica pelos
algoritmos bio-ópticos, podendo resultar em uma estimativa deficiente da
concentração de clorofila-a.
Além das condicionantes aquáticas, existem os espalhamentos atmosféricos dos
tipos Rayleigh (molecular) e do tipo Mie (aerossóis) sobre a radiação solar que
incide na água e é refletida para o satélite. O primeiro, normalmente apresenta maior
contribuição (GORDON et al., 1988), mas o segundo não deve ser ignorado,
principalmente em regiões de águas de caso II e próximas a grandes fontes de
poluentes atmosféricos que a brisa marítima pode direcionar para o oceano (região
interna do Transecto Central). Segundo Souza (2009), em águas de caso II a
radiância na faixa do infravermelho próximo não é necessariamente próxima de zero
(condição ideal para análises da cor do oceano pelo satélite). O autor sugere que o
aprimoramento dos conhecimentos sobre as propriedades ópticas inerentes dos
constituintes da água na faixa do infravermelho próximo deva, também, aperfeiçoar
as técnicas de correção atmosférica.
Com esses dados foram geradas séries temporais contínuas de clorofila-a entre
janeiro de 2003 e dezembro de 2011 e de vazão fluvial entre janeiro de 2003 e
dezembro de 2010. O processamento dos dados incluiu determinar as médias,
27!!
desvios e erros de concentração de clorofila-a para cada ponto e de vazão para
cada rio a fim de se compreender as distribuições espaço-temporais da
concentração de clorofila-a e da vazão fluvial da região, tendo sempre o auxílio de
gráficos e diagramas. Outra ferramenta que foi usada foi o Coeficiente de Pearson,
essa é uma técnica estatística altamente utilizada quando existe a suspeita de
alguma correlação (favorável ou desfavorável) entre duas amostras ou populações
de dados. Neste caso, o coeficiente foi aplicado a fim de se observar se existe o
mesmo comportamento cíclico entre elevação e queda da concentração de clorofila-
a entre diferentes pontos de coleta e uma relação entre vazão fluvial e concentração
de clorofila-a. Ele foi útil para averiguar se ao longo de toda a área existem forçantes
localizadas que podem alterar o comportamento da assembleia de algas.
Tabela 2 – Posição geográfica e profundidade dos pontos de coleta. Ponto Latitude Longitude Profundidade (m)
Pt11 -19º36’14’’ -39º43’44’’ 3 Pt12 -19º36’14’’ -39º31’15’’ 11 Pt13 -19º36’14’’ -39º16’16’’ 44 Pt14 -19º33’47’’ -39º01’23’’ 118 Pt21 -20º18’47’’ -40º11’12’’ 10 Pt22 -20º23’46’’ -39º58’44’’ 35 Pt23 -20º26’17’’ -39º53’46’’ 70 Pt24 -20º26’17’’ -39º51’14’’ 203 Pt31 -21º31’16’’ -41º01’16’’ 17 Pt32 -21º31’16’’ -40º38’46’’ 24 Pt33 -21º31’16’’ -40º18’43’’ 35 Pt34 -21º31’16’’ -40º11’13’’ 177
Apesar das limitações mencionadas, essas informações foram usadas na discussão
dos resultados apresentados a seguir. Deve-se, no entanto, ter em mente que os
valores devem ser considerados cuidadosamente.
28!!
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
A partir dos dados coletados em cada um dos doze pontos assinalados na Figura 11
foram geradas doze séries temporais (Figura 12 - TN, Figura 13 - TC e Figura 14 -
TS).
29##
Figura 12 - Série temporal de concentração de clorofila-a (mg m-3) para os quatro pontos amostrais do Transecto Norte. A linha vermelha representa a média móvel de cinco pontos. As linhas tracejadas horizontais azuis representam a concentração na qual o sensor MODIS interpreta o sinal recebido como sendo de águas de caso I ou caso II. As linhas pretas verticais pontilhadas representam Janeiro e as tracejadas Julho. Note que as escalas verticais não são constantes.
30##
#Figura 13 - Série temporal de concentração de clorofila-a (mg m-3) para os quatro pontos amostrais do Transecto Central. A linha vermelha representa a média móvel de cinco pontos. As linhas tracejadas horizontais azuis representam a concentração na qual o sensor MODIS interpreta o sinal recebido como sendo de águas de caso I ou caso II. As linhas pretas verticais pontilhadas representam Janeiro e as tracejadas Julho. Note que as escalas verticais não são constantes.
31##
#Figura 14 - Série temporal de concentração de clorofila-a (mg m-3) para os quatro pontos amostrais do Transecto Sul. A linha vermelha representa a média móvel de cinco pontos. As linhas tracejadas horizontais azuis representam a concentração na qual o sensor MODIS interpreta o sinal recebido como sendo de águas de caso I ou caso II. As linhas pretas verticais pontilhadas representam Janeiro e as tracejadas Julho. Note que as escalas verticais não são constantes.
32##
Analisando-se qualitativamente as séries temporais mostradas nas Figuras 12, 13 e
14, verifica-se que na maioria delas os picos anuais de biomassa ocorreram entre os
meses de Junho e Agosto, o que sugere uma sazonalidade na biomassa do
fitoplâncton. Esse padrão é melhor identificado nos pontos externos dos transectos
(regiões de plataforma externa e quebra de plataforma) nos quais os valores de
concentração do pigmento foram superiores a 0,2 mg m-³ nos períodos centrais de
cada ano. Além disso, outra característica que se salienta nas Figuras é a
diminuição da concentração média de clorofila-a, e do respectivo desvio padrão para
o período amostrado, em direção ao oceano aberto, conforme mostrado na Tabela
3.
Tabela 3 – Média (em negrito) e desvio padrão (em itálico) da concentração de clorofila-a no período de 2003 a 2011 para cada ponto amostrado.
Plataforma interna Plataforma média Plataforma externa Quebra de plataforma
TRANS. NORTE 4,15 mg m-3 0,45 mg m-3 0,20 mg m-3 0,18 mg m-3
1,49 mg m-3 0,35 mg m-3 0,12 mg m-3 0,09 mg m-3
TRANS. CENTRAL 1,94 mg m-3 0,58 mg m-3 0,38 mg m-3 0,30 mg m-3
1,18 mg m-3 0,55 mg m-3 0,41 mg m-3 0,35 mg m-3
TRANS. SUL 6,95 mg m-3 0,76 mg m-3 0,36 mg m-3 0,20 mg m-3
3,04 mg m-3 0,58 mg m-3 0,30 mg m-3 0,14 mg m-3
Médias 4,34 mg m-3 0,60 mg m-3 0,25 mg m-3 0,23 mg m-3
1,90 mg m-3 0,49 mg m-3 0,28 mg m-3 0,19 mg m-3
Níveis médios muito altos de concentração de clorofila-a foram observados na
plataforma interna do Transecto Sul e do Transecto Norte, ao mesmo tempo em que
ocorre um decaimento significativo das concentrações (em torno de 10x menor no
caso desses transectos) quando se compara as plataformas internas e médias
(Figura 15). A plataforma interna do TC não apresentou concentrações médias tão
significativas quando comparadas as mesmas regiões do TN e TS. O baixo input de
material terrígeno oriundo de descarga continental significativa na região pode ser o
responsável por essas menores concentrações.
33##
#Figura 15 - Perfil médio da concentração de clorofila-a em cada transecto e do transecto médio. A distância da costa não está representada em escala real. #
Com exceção da região de plataforma interna, as demais áreas apresentaram
concentrações médias bem semelhantes entre os três transectos, sendo que a maior
diferença de concentração de clorofila-a média observada foi de 0,31 mg m-3 entre
os Transectos Norte e Sul na região de plataforma média.
A Figura 15 mostra que, como já dito anteriormente, o TS apresentou as regiões
costeiras (Plataformas Interna e Média) com as maiores concentrações médias de
clorofila-a da região, mas à medida que aumenta a distância da costa, o TC, que
inicialmente apresentava as menores concentrações médias, começa e se
sobressair levemente sobre os demais. Além das maiores concentrações médias
nas regiões mais offshore, o TC foi o que apresentou proporcionalmente as maiores
variabilidades na concentração de clorofila-a. Isto é evidenciado pelos elevados
desvios padrões (Tabela 3), que superaram até as médias amostrais dos pontos
Pt23 e Pt24, sendo os únicos pontos onde isso ocorreu.
A região externa do TC passa por processos de dinâmica oceânica que podem
alterar drasticamente a capacidade de suporte ao fitoplâncton, tanto para maior,
quanto para menor, em curtos intervalos de tempo, o que favoreceria o
34##
desenvolvimento de curtos picos de alta e baixa na biomassa do fitoplâncton. Ainda
que análises conclusivas devam ser feitas, pode-se citar como exemplos desses
processos o desenvolvimento do Vórtice de Vitória (ciclônico) em alguns períodos do
ano na quebra de plataforma em frente a cidade de Vitória, na qual tem a
capacidade de inserir águas frias e nutritivas da ACAS na borda da plataforma
continental da região (Figura 8), ou o choque esporádico frontal do jato de águas
oligotróficas da Corrente do Brasil nessa região devido a meandramentos dessa
corrente em função das irregularidades na geomorfologia da plataforma continental
entre o Banco de Abrolhos, a Cadeia Vitória Trindade e o Cabo de São Tomé
(Figura 16) (PIMENTEL, 2012).
#Figura 16 – Perfil horizontal do padrão de circulação em 20 m no dia 2 de setembro de 2007 gerado a partir de dados do modelo HYCOM Global. É possível notar o jato da Corrente do Brasil fluindo em direção à costa próximo a região de Vitória, ES (quadrado vermelho). As linhas brancas representas as isóbatas de 100 m e 1000 m. FONTE: Servino, 2013 (comunicação pessoal).
Vários autores (Noernberg et al., 2007; Palacz et al., 2011; Alvarez et al., 2012; Eça,
2009; Vanderbloemen, 2006) mostraram em seus trabalhos padrões semelhantes
35##
aos observados na Tabela 3, na qual existiam grandes concentrações médias de
clorofila-a em regiões próximas à costa que iam diminuindo com o aumento da
distância em relação à costa. Os autores reforçavam a ideia de Reynolds (2006), já
mencionada na introdução deste trabalho, que dizia que os ambientes costeiros são
mais influenciados pelo aporte de água continental dos rios, ricas em nutrientes que
vão se diluindo e sendo consumidos a medida que se afastam da região de
desague, além da maior troca de propriedades bioquímicas com os sedimentos do
fundo.
Os perfis mostrados na Figura 15 se assemelham aos perfis apresentados por
Noernberg et al. (2007), na qual os autores mostraram a variação intra-anual da
concentração do clorofila-a em relação à distância da costa para um transecto na
região da plataforma continental de Santa Catarina.
A sazonalidade sugerida após a análise das Figuras 12, 13 e 14 pode ser melhor
identificada nos diagramas mostrados nas Figura 17, 18 e 19, respectivamente
transectos Norte, Central e Sul.
36##
#Figura 17 – Variação temporal (mensal ao longo dos anos amostrados) da concentração de clorofila-a para o Transecto Norte. Os meses estão representados no eixo vertical e os anos no eixo horizontal. A escala de cores à esquerda representa valores da concentração de clorofila-a [mg m-³]. Note que a escala não é constante. Nos gráficos à direita os retângulos brancos/pretos representam concentrações acima/abaixo de 0,2 mg m-3. Cada retângulo representa a média de oito dias de amostragem (nível L3 de processamento dos dados). !
37##
# Figura 18 - Variação temporal (mensal ao longo dos anos amostrados) da concentração de clorofila-a para o Transecto Central. Os meses estão representados no eixo vertical e os anos no eixo horizontal. A escala de cores à esquerda representa valores da concentração de clorofila-a [mg m-³]. Note que a escala não é constante. Nos gráficos à direita os retângulos brancos/pretos representam concentrações acima/abaixo de 0,2 mg m-3. Cada retângulo representa a média de oito dias de amostragem (nível L3 de processamento dos dados).)
38##
#Figura 19 - Variação temporal (mensal ao longo dos anos amostrados) da concentração de clorofila-a para o Transecto Sul. Os meses estão representados no eixo vertical e os anos no eixo horizontal. A escala de cores à esquerda representa valores da concentração de clorofila-a [mg m-³]. Note que a escala não é constante. Nos gráficos à direita os retângulos brancos/pretos representam concentrações acima/abaixo de 0,2 mg m-3. Cada retângulo representa a média de oito dias de amostragem (nível L3 de processamento dos dados).
39##
Os padrões evidenciados nas Figuras 17 e 19 (menos caracteristicamente neste
último) mostram que os períodos de maior biomassa se concentraram entre os
meses de Junho e Agosto, podendo se estender até Setembro. Isso é mais
facilmente observado para os pontos situados na quebra de plataforma e plataforma
externa e vai de encontro ao modelo de ressurgência costeira baseado no stress do
vento sobre a camada de Ekman como já explicado na introdução deste trabalho.
Essa sazonalidade já foi identificada em outras regiões da costa brasileira, tais como
Noernberg et al. (2007) em Santa Catarina, Eça (2009) na Bahia e Silva (2005) entre
o Espírito Santo e o norte do Rio de Janeiro. Outra característica notada foi que os
pontos do Transecto Central não apresentaram a tendência de altas concentrações
centradas no inverno com o aumento da distância à costa, sugerindo um padrão
local diferente das demais regiões de estudo, na qual, como já dito anteriormente,
pode estar sujeito a uma dinâmica restrita da área.
A análise qualitativa das séries temporais sugere que o padrão de variação temporal
é estacionário, ou seja, flutua em torno de uma concentração média. Isso significa
que os ciclos, em geral, são repetitivos entre os anos. Partindo-se dessa
consideração foram geradas as séries mensais das médias anuais com seus
respectivos erros padrões. A variação média mensal nos três pontos da Plataforma
Interna está mostrada na Figura 20.
40##
#Figura 20 - Séries de variabilidade mensal na concentração de clorofila-a em regiões de plataforma interna. Os círculos representam as médias amostrais de cada mês e as barras verticais representam seus respectivos erros padrões. As linhas tracejadas representam as médias amostrais totais de cada ponto entre 2003 e 2011.
Da mesma forma como apresentado na Tabela 3, o padrão mostrado na Figura 20
identifica altos valores de concentração de clorofila-a nas regiões de plataforma
interna, normalmente acima de 2 mg m-³. Embora altas, as concentrações mensais
médias evidenciaram um ciclo aproximadamente anual, isto é, valores maiores que a
média em alguns meses e menores em outros.
As regiões da plataforma interna próximas a Vitória (TC) e a desembocadura do Rio
Doce (TN) apresentaram um ciclo sazonal na concentração de clorofila-a
razoavelmente semelhantes, com períodos de concentrações acima da média se
iniciando no outono (Maio) e se estendendo até o fim da primavera (Novembro) e os
períodos abaixo da média nos meses de verão e início do outono (Dezembro a
Abril). A plataforma interna sul, por sua vez, tem um comportamento bem particular,
ela apresentou as maiores concentrações observadas em toda área de estudo com
valores maiores que a média entre Fevereiro e Junho, seguido de uma baixa entre
Julho e Janeiro, apesar de um pico isolado em Dezembro. Ainda que uma análise
estatística conclusiva deva ser realizada, pode-se sugerir uma diferença de fase
entre a plataforma interna do TS e as demais.
41##
Como as concentrações de clorofila-a são dependentes, por exemplo, da descarga
continental, na Figura 21 é mostrada a relação entre vazão média mensal do Rio
Doce e a concentração de clorofila-a na sua desembocadura. A relação observada é
inversa e significativa (Correlação de Pearson de -0,862 e valor do teste t3 de
significância do coeficiente com 10 graus de liberdade e 5% de nível de significância
de -5.378), isto é, as maiores concentrações estão associadas com os períodos de
menor vazão.
Figura 21 - Médias mensais de concentração de clorofila-a no ponto Pt11 e da vazão mensal média do Rio Doce entre 2003 e 2010. As distribuições apresentam correlação inversa, sendo o valor da correlação de Pearson de -0.862. As barras verticais representam seus respectivos erros padrões. #
Neste caso, ainda que análises de concentração de material em suspensão na
região devam ser feitas, a alta turbidez da água em períodos de alta vazão poderia
dificultar a passagem da luz pela coluna d’água e se tornar um importante fator
limitante ao crescimento da população de fitoplâncton. Entretanto, segundo Campos
#############################################################3#Teste te hipóteses com n-2 graus de liberdade na tabela t de Student. Caso o valor do teste, em
módulo, seja superior ao valor crítico de t (para 10 graus de liberdade = 2,228), devermos rejeitar a
hipótese nula (não existência de correlação). Se a hipótese nula, ao nível de significância ! = 5%, for
rejeitada podemos concluir que efetivamente existe uma relação significativa entre as variáveis.
42##
(2011), a pluma do Rio Doce não teria grandes influências na região do ponto Pt11,
mesmo em períodos nos quais a pluma é totalmente direcionada para norte (Figura
22). O ponto Pt11 se localiza a aproximadamente 9 km da costa, ligeiramente a
nordeste do ponto de entrada da foz do rio e, de acordo com Campos (2011), a
distância de influência da pluma no ambiente marinho estaria limitada a até 5 km da
costa. Entretanto, Campos (2011) acredita que a alta turbidez das águas em regiões
rasas (até 5 metros de profundidade) ao norte da desembocadura esteja relacionada
a res-suspensão dos sedimentos por ondas, que de acordo com a análise de 45
anos de dados de Piumbini (2009), as que atingem a costa do ES estão na faixa
entre 1,0 m e 2,0 m de altura (cerca de 80%), sendo que, de acordo com Albino
(1999), raramente ultrapassam 1,5 m de altura. Essas ondas estão divididas entre as
do quadrante nordeste (pequenas, de baixa energia e curto período) e do quadrante
sudeste (períodos e alturas um pouco maiores), sendo que as do quadrante sudeste
são as mais atuantes durante o ano (59% do tempo).
#Figura 22 – Imagem classificada, destacando a água da pluma do Rio Doce, obtida a partir do sensor Landsat no dia 01/10/2005, posição aproximada do ponto Pt11 e diagrama stick plot de ventos medidos na estação meteorológica de Portocel entre 0 e 72 horas antes da obtenção da imagem pelo satélite. A direção dos ventos segue a convenção oceanográfica. FONTE: Campos (2011). Adaptada de Campos (2011). #
Essa associação também poderia ser feita para o Transecto Central. Em frente a
Vitória não há descarga fluvial direta, mas o fato das duas séries terem
43##
comportamentos semelhantes sugere que o(s) fator(es) que o(s) condiciona(m)
tenha(m) padrão(ões) de ação(ões) semelhante(s).
No caso do Transecto Sul, o padrão de variação mensal da vazão do Rio Paraíba do
Sul e o ponto Pt31 é mostrado na Figura 23. À exceção dos meses de Janeiro e
Fevereiro as duas distribuições possuem certa similaridade, isto é, o período de
menor vazão também apresentou as menores concentrações de clorofila-a. Nesta
região também são observadas grandes variabilidades em torno das médias de
concentração de clorofila-a e pequenas variabilidades nos dados de vazão fluvial.
A principal diferença entre as plumas do Rio Doce e do Rio Paraíba do Sul em
relação aos pontos de coleta adjacentes é que, como já mencionado anteriormente,
o ponto Pt11 não é diretamente influenciado pela pluma do Rio Doce (CAMPOS,
2011), enquanto que a região onde se encontra o ponto Pt31 passa de 30% a 50%
do tempo banhada por águas da pluma do Rio Paraíba do Sul (Figura 24) (Esch,
2010). Assim, sugere-se que o padrão da variação temporal da concentração de
clorofila-a poderia ser, preferencialmente, modulada pelo padrão de descarga
continental do Rio Paraíba do Sul. No entanto, com a baixa correlação entre as duas
distribuições (Correlação de Pearson de 0,275 e valor do teste t de significância do
coeficiente com 10 graus de liberdade e 5% de nível de significância de 0,904) não
se pode concluir que efetivamente existe uma relação significativa entre a vazão e a
concentração de clorofila-a, o que sugere a influência de outros fatores, como por
exemplo, altas concentrações de material em suspensão provenientes do rio durante
o mês de maior vazão (Janeiro) na região do ponto Pt31, o que dificultaria a
passagem da luz solar pela água e seria um importante fator limitante ao
fitoplâncton. A medida que o vazão cai nos meses seguintes, os nutrientes
conseguiriam ser mais assimilados, já que a turbidez estaria menor (Fevereiro e
Março). Seguidamente a isso, a entrada de nutrientes iria diminuindo juntamente
com a vazão, assim como a biomassa dos produtores primários.
#
44##
Figura 23 - Médias mensais de concentração de clorofila-a no ponto Pt31 e da vazão média mensal do Rio Paraíba do Sul (entre 2003 e 2010). O valor da correlação de Pearson entre as duas distribuições é de 0,275. As barras verticais representam seus respectivos erros padrões.
#
Figura 24 - Mapa de frequência da pluma de sedimentos na região de desembocadura do Rio Paraíba do Sul com destaque para o ponto Pt31. Fonte: Esch (2010). Adaptado de: Esch (2010). #
45##
A plataforma interna do Transecto Central não sofre a ação de grandes efluentes de
água doce. Entretanto, além da ação das forçantes meteoceanográficas, é possível
que haja contaminação de particulados presentes na atmosfera da região as quais
podem interferir no resultado final obtido pelos algoritmos de correção atmosférica e
podem diminuir a confiabilidade dos dados de concentração de clorofila-a. A região
de Vitória apresenta consideráveis níveis de partículas finas em suspensão na
atmosfera, sendo que em alguns casos esses níveis alcançam concentrações
superiores aos recomendados pela Word Health Organization (CASTRO et al., 2007;
SILVA e SARNAGLIA, 2010; BELO e TOFOLI, 2011). Uma grande fonte de emissão
dessas partículas (complexo industrial portuário Vale e Arcelor Mittal) encontra-se a
apenas 8 quilômetros de distância, ligeiramente a noroeste do ponto Pt21 (Figura
25).
#Figura 25 - Vista aérea da região de plataforma interna do TC evidenciando a posição do ponto Pt21 e do complexo industrial VALE/Arcelor. FONTE: Google Earth. #
Para as regiões a partir da plataforma média foram identificados três padrões de
variabilidade sazonal. O primeiro, e mais abrangente, ocorre nos transectos Norte e
Sul (Figura 26 e Figura 27, respectivamente).
46##
#Figura 26 - Variabilidade mensal na concentração de clorofila-a no Transecto Norte (com exceção do ponto Pt11). Os círculos representam as médias amostrais de cada mês entre os anos de 2003 a 2011 e as barras representam seus respectivos erros padrões. As linhas tracejadas horizontais representam as médias anuais de cada ponto.
#Figura 27 - Variabilidade mensal na concentração de clorofila-a no Transecto Sul (com exceção do ponto Pt31). Os círculos representam as médias amostrais de cada mês entre os anos de 2003 a 2011 e as barras representam seus respectivos erros padrões. As linhas tracejadas horizontais representam as médias anuais de cada ponto.
47##
O comportamento regional da concentração de clorofila-a evidenciado nas Figuras
26 e 27 é semelhante ao padrão observado por Silva (2005), na qual são
observados períodos de início de incremento na biomassa fitoplanctônica a partir de
Março, e estabilização com a entrada do inverno, quando as concentrações se
mantém acima da média, se estendendo até o início da primavera. Esse é o período
na qual a ação das forçantes meteoceanográficas desfavorecem a estratificação da
coluna d’água. O vento é mais forte, as ondas são maiores e a temperatura da água
é mais baixa, sendo assim, a remobilização dos sedimentos de fundo e a mistura de
toda a coluna d’água favoreceria o desenvolvimento do fitoplâncton, já que a luz não
é um fator limitante. A partir de outubro o aquecimento da água superficial pelo sol e
a diminuição no tamanho das ondas e intensidade do vento condicionaria o
ambiente ao padrão de baixa durante o resto do ano.
As diferenças entre os gráficos das Figuras 26 e 27 estão basicamente na escala do
eixo vertical, no maior espaçamento entre os valores observados na plataforma
externa e quebra de plataforma no Transecto Sul e no pequeno pico da plataforma
média do Transecto Sul em novembro. A Tabela 4 mostra os altos coeficientes de
Correlação de Pearson entre as esses pontos (dados climatológicos).
Além das médias, pode-se observar nas Figuras 26 e 27 que os períodos de altas
variabilidades ocorrem junto com os períodos de concentrações acima da média.
Isso, sugere que períodos de altas concentrações ocorreram junto com processos
de alta instabilidade sobre o fitoplâncton, tais como processos externos de natureza
física que tem a capacidade de enriquecer nutritivamente a região, mas que não se
mantêm de forma homogênea com o passar do tempo.
Tabela 4 - Coeficientes de Correlação de Pearson (itálico) e teste t de significância do coeficiente (negrito) entre os pontos das plataformas médias, externas e quebra de plataformas dos transectos Norte e Sul. Note que em todos os casos os testes apresentam valores superiores a 2,228 (condição na qual pode-se afirmar que existe relação entre os ciclos de clorofila-a com significância de 5% e 10 graus de liberdade). - Pt12 Pt13 Pt14 Pt32 Pt33 Pt34
Pt12 - 0,921-7,481 0,860-5,334 0,849-5,083 0,797-4,167 0,816-4,462 Pt13 - 0,966-11,815 0,887-6,094 0,895-6,338 0,926-7,774 Pt14 - 0,831-4,722 0,887-6,081 0,920-7,428 Pt32 - 0,941-8,793 0,915-7,172 Pt33 - 0,975-14,022 Pt34 -
48##
O segundo padrão ocorreu no Transecto Central (Figura 28). Essa região, como já
dito anteriormente, apresenta características bem particulares, além de ser a única
que não tem grandes influências de entradas de plumas fluviais.
#Figura 28 - Variabilidade mensal na concentração de clorofila-a no Transecto Central (com exceção do ponto Pt21). Os círculos representam as médias amostrais de cada mês entre 2003 e 2011, as barras representam seus respectivos erros padrões e as linhas tracejadas horizontais representam as médias amostrais de cada ponto. #
O ano se iniciou com taxas de decréscimo na concentração de clorofila-a até o fim
do verão, mantendo os níveis de clorofila-a abaixo da média de cada um dos pontos.
Após, com a entrada do outono, se inicia o período de incremento na concentração
de clorofila-a, na qual se estabiliza no inverno e primavera.
O padrão dos pontos Pt23 e Pt24 também reforça o que já foi dito no início desta
seção, ou seja, a atuação de forçantes externas à plataforma continental que tem a
capacidade de enriquecer nutritivamente essa área com maior intensidade nos
meses de Dezembro, já que o mesmo comportamento não é observado na
plataforma média desse transecto. O início do verão nessa região é marcado por um
pico nos pontos de plataforma externa e quebra de plataforma. Entretanto esse pico
não ocorreu em todos os anos e não aconteceu de forma tão semelhante durante as
49##
amostragens. Vale chamar atenção para o pico de Dezembro de 2009 na qual as
concentrações de clorofila-a alcançaram os 4 mg m-3, o que seria uma evidência
clara de uma produção nova baseada na ascensão de nutrientes de camadas
profundas por algum tipo de ressurgência.
Esse tipo de padrão já foi observada por Rívas et al. (2006) na plataforma da região
da Patagônia, na qual uma ressurgência ainda não muito bem explicada mas
entendida como uma divergência de fluxo, localizada na quebra de plataforma local
tinha a capacidade de nutrir uma pequena faixa da região externa da plataforma nos
períodos em que o fenômeno se desenvolvia, tornando as regiões mais offshore da
plataforma com maiores concentrações de clorofila-a do que as regiões de
plataforma média.
#
50##
5. CONCLUSÕES
Dentre os padrões de variabilidade temporal de concentração de clorofila-a
encontrados neste trabalho, nenhum apresentou uma sazonalidade clara com picos
de biomassa de produtores primário nos meses de verão, ou seja, a hipótese inicial
do trabalho é rejeitada.
O incremento na biomassa do fitoplancton se iniciou no outono e alcançou o pico
durante o inverno. O TN e o TS apresentaram um ciclo bem definido e semelhante,
enquanto que o TC não.
Foram encontrados quatro diferentes ciclos anuais da concentração de clorofila-a na
água. O primeiro ocorreu nas plataformas médias, externas e quebras de plataforma
dos TN e TS com maiores níveis de biomassa nos invernos; o segundo ocorreu nas
plataformas média, externa e quebra de plataforma do TC com uma sazonalidade
não muito bem definida e alguns picos entre Outubro e Dezembro; o terceiro ocorreu
nas plataformas internas dos TN e TC onde o incremento na concentração de
clorofila-a se inicia em Abril e se manteve em alta entre Maio e Novembro; e o
quarto ocorreu na plataforma interna do TS, com destaque para os meses de outono
e Dezembro.
As regiões de plataforma interna apresentaram concentrações de clorofila-a que
podem superar em mais de dez vezes as concentrações das demais regiões da
plataforma. Outra característica observada na área foram as maiores concentrações
de clorofila-a em regiões de plataforma interna próximas à desembocadura de rios
(TN e TS) quando comparadas à plataforma interna do TC.
A concentração de clorofila-a no Pt11 e a vazão fluvial do Rio Doce apresentaram
uma correlação inversa bem significativa. Entretanto, a correlação entre o ponto
Pt31 e a vazão do rio Paraíba do Sul foi baixa. No entanto, a correlação aumentaria
se os meses de Janeiro, Fevereiro e Março, pois o comportamento das curvas foi
semelhante.
51##
6. PERSPECTIVAS FUTURAS
O presente trabalho apresentou importantes informações sobre a variabilidade
espaço-temporal da biomassa de produtores primários entre as plataformas
continentais dos estados do ES e norte do RJ. Entretanto, ainda não se compreende
de forma clara quais mecanismos meteoceanográficos e como esses mecanismos
agem sobre esses padrões. Por isso sugere-se a análise da relação entre a
concentração de clorofila-a e alguns parâmetros físicos, tais como: o papel do vento
no desenvolvimento da ressurgência costeira; a hidrodinâmica e atividades vorticais;
a dinâmica da camada de mistura; e a temperatura da água.
Também se notou as elevadíssimas concentrações de clorofila-a em regiões de
plataforma interna medidas pelo sensor MODIS. Essas concentrações não são
comuns ao ambiente marinho, mesmo próximo à costa. Por isso, sugere-se a
análise de correlação entre os dados medidos pelo MODIS e coletados in situ#nesta
região para se identificar até qual distância da costa ou até qual concentração
máxima os dados oriundos desse sensor apresentam um limite de confiança
aceitável nessa região.
A região oceânica adjacente a estas plataformas não foi analisada, por isso, seria de
total importância fazer esses procedimentos de análise fora da plataforma para se
observar se o padrão dessa região é o mesmo daquela.
52##
7. REFERÊNCIAS
ALBINO, J. Processos de sedimentação atual e morfodinâmica das praias de
Bicanga e Povoação, ES. Tese (Doutorado em Geologia Sedimentar) – Instituto de
Geociências, Universidade de São Paulo, São Paulo, 1999.
ALVAREZ, I., LORENZO, M. N., de CASTRO, M. Analysis of chlorophyll a
concentration along the Galician coast: seasonal variability and trends. ICES Journal
of Marine Science. Oxford University. 2012.
BAKUN, A. Patterns in the Ocean: Ocean Processes and Marine Population
Dynamics. University of California Sea Grant, San Diego, California, USA, in
cooperation with Centro de Investigaciones Biologicas de Noroeste, La Paz, Baja
California Sur, Mexico.323 pp. 1996.
BASTOS, C.C., FERREIRA. N.J. Análise climatológica da Alta Subtropical do
Atlântico Sul. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE. São Paulo. 2000.
BDEP. Banco de Dados de Exploração e Produção. <www.bdep.gov.br> Acesso em
15 de fev. De 2012.
BEHRENFELD, M.J., BOSS, E. Beam attenuation and chlorophyll concentration as
alternative optical indices of phytoplankton biomass. Journal of Marine Research, 64,
431-451. 2006.
BELO, P. I. D.; TOFOLY, R. Quantificação dos níveis de partículas finas (MP2,5) no
município de Vitória. Universidade Federal do Espírito Santo, Espírito Santo. 2011.
BENTZ, C.M., POLITANO, A.T., GENOVEZ, P. Monitoramento ambiental de áreas
costeiras e oceânicas com múltiplos sensores orbitais. Revista brasileira de
cartografia nº 57/01. 2005.
BRANDINI, F.P. Hydrography and characteristics of the phytoplankton in shelf and
oceanic waters off southeastern Brazil during winter (July/August 1982) and summer
(February/March 1984). Hydrobiologia 196, 111–148. 1990.
53##
BRUGGUE, B. 1992: Oberflachendrifter. SIEDLER, G., ZENK, W.WOCE Südatlantik
1991, Reise Nr. 15, 30 Dezember 1990-23. März 1991. Meteor Ber., Univ.
Hamburg,92(1), 126 pp. 1992.
CAMPOS, A. P. M. Análise da variabilidade espacial e temporal da pluma do Rio
Doce (ES) através de sensoriamento remoto. 137 f. Dissertação (Mestrado em
Oceanografia Ambiental) – Departamento de Oceanografia e Ecologia, Universidade
Federal do Espírito Santo, Espírito Santo, 2011.
CASTRO, H. A.; HACON, S.; ARGENTO, R.; JUNGER, W. L.; MELLO, C. F.;
CASTIGLIONI JR., N.; COSTA, J. G. Air pollution and respiratory diseases in the
Municipality of Vitória, Espírito Santo State, Brazil. Cad Saúde Pública, Rio de
Janeiro, 23 Sup 4:S630-S642, 2007.
CASTRO, B.M., MIRANDA, L.B. Physical oceanography of the western Atlantic
continental shelf located between 4ºN and 34ºS. In: ROBINSON, A. R., BRINK, K. H.
(Eds.), The Sea, vol. 11. Wiley, New York, pp. 209–251. 1998.
CASTRO, B.M., BRANDINI, F.P., PIRES-VANIN, A.M.S., MIRANDA, L.B.
Multidisciplinary oceanographic processes on the western Atlantic continental shelf
between 4ºN and34ºS. In: ROBINSON, A.R., BRINK, K.H. (Eds.), The Global Coastal
Ocean: Interdisciplinary Regional Studies and Syntheses, Pan Regional Syntheses
and the Coasts of North and South America and Asia, The Sea, Vol. 14A. Harvard
University Press, Cambridge, MA Part2, Chapter 8. 2008.
DOURADO, M.S. Estudo da camada limite planetária atmosférica marítima.
Dissertação de Mestrado, INPE, 100p, 1994.
EÇA, G. F. Biogeoquímica de nutrientes e clorofila-a na plataforma continental rasa
entre Itacaré e Canavieiras – Bahia. 56 f. Dissertação (Mestrado em Sistemas
Aquáticos Tropicais) – Programa de Pós-Graduação em Sistemas Aquáticos
Tropicais, Universidade Estadual de Santa Cruz, Bahia, 2009.
EMILIO, S. Coastal upwelling in the eastern Gulf of California. Oceanologica ACTA.
v.23. n 6. P 731-740. 1999.
ESCH, K. F. Caracterização espaço-temporal de plumas de sedimentos por
sensoriamento remoto: um estudo de caso na foz do Rio Paraíba do Sul. 172 f.
54##
Dissertação (Mestrado em Engenharia de Computação) – Programa de Pós-
Graduação em Engenharia de Computação, Universidade do Estado do Rio de
Janeiro, Rio de Janeiro, 2010.
FERNANDES, L. F. L., GUALANDI, R. L. S., NUNES, R. A., AMARAL, T. S. &
FERREIRA, M. M. 6º Relatório de Monitoramento Ambiental do Projeto Recifes
Artificiais Marinhos (RAM): Victory 8B. Cap. 8: Estudo da Comunidade
Zooplanctônica; Vitória: Departamento de Ecologia e Recursos Naturais (DERN),
Universidade Federal do Espírito Santo, 2007.
GAETA, S. A., BRINO, O. L., RIBEIRO, S. M. M. S. Distributions of nitrate,
chlorophyll a, and primary productivity in the southwestern region of the South
Atlantic during summer. Southwestern Atlantic Physical Oceanography Workshop
Report, E. Campos Editor, pp 57-60. 1994.
GARFIELD, N. - The Brazil Current at subtropical latitudes. Ph.D. Thesis, University
of Rhode Island, 122 pp. 1990.
GORDON, H.R., CLARK, D.K., BROWN, J.W., BROWN, O.B., EVANS, R.H.,
BROENKOW, W.W. Phytoplankton pigment concentrations in the Middle Atlantic
Bight: comparison of ship determinations and CZCS estimates, Applied Optics, 22
(1), 20- 36, 1983.
GORDON, H. R.; BROWN, J. W.; EVANS, R. H. Exact Reyleigh scattering
calculations for use with the Nimbus-7 coastal zone color scanner. Applied Optics,
[S. l.], v. 27, n. 5, p. 862-871, 1988.
HU, C., K.L. CARDER, AND F.E. MULLER-KARGER. Atmospheric correction of
SeaWiFS imagery over turbid coastal waters: a practical method. Remote Sens.
Environ. 74: 195-206. 2000.
KENDALL, L. C., CATTRALL, C., CHEN, F. R. MODIS Clear Water Epsilons
Algorithm. Theoretical Basis Document. ATDB 21, Florida. 2002.
KENDALL, L. C., CHEN, F. R., LEE, Z., HAWES, S. K., CANNIZZARO, J. P. Case 2
chlorophyll a. ATDB 19, Florida. 2003.
55##
LEAL, P. R. Variações quantitativas do Fitoplâncton, com Ênfase na Importância e
contribuição das Cianobactérias Picoplanctônicas, em uma Região Marinha de
Águas Oligotróficas Intermediárias Tropicais, Guarapari – ES. Dissertação de
Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Oceanografia Ambiental. Universidade
Federal do Espírito Santo. Vitória. 2009.
LEE, Z., K.L. CARDER, AND R.A. ARNONE. Deriving inherent optical properties
from water color: a multiband quasi-analytical algorithm for optically deep waters.
Appl. Opt. 41. 5755-5772. 2002.
LORENZZETTI, J.A., GAETA, S.A. The Cape Frio Upwelling effect over the South
Brazil Bight northern sector shelf waters: a study using AVHRR images. International
Archives of Photogramemtry and Remote Sensing. Vol. XXXI, Part B7.Vienna, 1996.
MATHWORKS.A Guide to MATLAB. Department of Mathematics. University of
Maryland. Disponível em: <http://www.math.umd.edu/undergraduate/schol/matlab/>.
Acesso em: 16 de fev. 2012.
MIRANDA, L.B. Forma de correlação T-S de massa de água das regiões costeira e
oceânica entre o Cabo de São Tomé (RJ) e a Ilha de São Sebastião (SP), Brasil.
Bolm Inst. Oceanogr., São Paulo, 33(2): 105–119. 1985.
MODIS. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer. NASA. Disponível em
<modis.gsfc.nasa.gov>. Acesso em 16 de fev. 2012.
MURILO, V.; SILVA, C. G.; FERNANDES, G. B. Discussão sobre a contribuição dos
sedimentos da plataforma continental interna para a formação da planície de cristas
de praia do delta do rio Paraíba do Sul. In: 11º Congresso da ABEQUA, Belém. v. 1.
p. 1-3. 2007
NOERNBERG, M.A., KAMPEL, M., BRANDINI, F.P. Estudo da variabilidade
temporal da concentração de clorofila estimada por satélite na plataforma continental
catarinense: latitude 26º 46’ S. Anais XIII simpósio brasileiro de sensoriamento
remoto. Florianópolis, Brasil. 2007.
OCEANCOLOR. OceanColor SeaDAS. NASA. Disponível em
<oceancolor.gsfc.nasa.gov>. Acesso em 16 de fev. 2012.
56##
PALACZ, A. P; XUE, H. ARMBRECHT, C.; ZHANG, C.; CHAI, F. Seasonal and
inter�annual changes in the surface chlorophyll of the South China Sea. Journal of
Geophysical Research, VOL. 116. 2011.
PALMA, E.D., MATANO, R.P. Disentangling the upwelling mechanisms of the South
Brazil Bight. Continental Shelf Research. 29. pp. 1525-1534. 2009.
PETERSON, R G., STRAMMA, L. Upper-Ievel circulation in the South Atlantic
Ocean. Progr. Oceanogr., 26(1):1-73. 1991.
PIMENTEL, F. P. A Corrente do Brasil e a Corrente de Contorno Intermediária na
região da Cadeia Vitória-Trindade. 90 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia
Oceânica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Universidade
Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2012.
PIUMBINI, P. P. Clima de ondas de gravidade e estado de agitação marítima em
ambientes marinhos do Espírito Santo. 108 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia
Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Universidade
Federal do Espírito Santo, Espírito Santo, 2009.
PLATT, T., STUART, V. Para que serve a cor do oceano? Benefícios da Radiometria
da cor do oceano para a sociedade. Folheto do International Ocean-Color
Coordinating Group (IOCCG). 2009.
REYNIER , M.V. Efeitos de um derrame simulado de petróleo sobre a comunidade
planctônica costeira em Angra dos reis (RJ). 2003. 115f. Tese (Doutorado em
Ciências) – Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São
Carlos, São Carlos, 2003.
REYNOLDS, C.S. Ecology of Phytoplankton: ecology, biodiversity and conservation.
Cambridge University Press. New York. 2006.
RÍVAS, A. L.; DOGLIOTTI, A. I.; GAGLIARDINI, D. A. Seasonal variability in satellite-
measured surface chlorophyll in the Patagonian Shelf. Continental Shelf Research, v.
26, n. 6, p 703-720, 2006.
ROBINSON, I.S. Satellite Oceanography – an introduction for oceanographers and
remote-sensing scientists. Chichester: Ellis Horwood Ltd. 450 pp. 1985.
57##
SCHMID, C., SCHAFER, H., PODESTÁ, G., ZENK, W. The Vitória Eddy and Its
Relation to Brazil Current. Journal of Physical Oceanography. v 25. pp. 2532-2546.
1994.
SIEDLER, G., ZENK, W. WOCE Südatlantik 1991, Reise Nr. 15, 30 Dezember 1990-
23.März 1991. Meteor Ber., Univ. Hamburg,92(1), 126 pp. 1992.
SILVA, A. M.; SARNAGLIA, V. M.; Estudo da qualidade do ar na região
metropolitana da Grande Vitória empregando um modelo de dispersão atmosférica –
CALPUFF. Universidade Federal do Espírito Santo, Espírito Santo. 2010.
SILVA, M. R. L. F. Sensoriamento Remoto do Campo de Concentração de Clorofila-
a na Região da Costa Central do Brasil. Universidade Federal do Espírito Santo.
2005.
SILVEIRA, R. C. A., MIRANDA, L. B., BROWN, W. S. On the origins of the North
Brazil Current. J. Geophys. Res., 99(C11):22501-22512. 1994.
SILVEIRA, I.C.A., SCHMIDT, A.C.K., CAMPOS, E.J.D., GODOI, S.S., IKEDA, Y. A
Corrente do Brasil ao largo da costa brasileira. Revista Brasileira de oceanografia.
48(2) pp. 171-183. 2000.
SILVEIRA, I. C. A., OLIVEIRA, E. R., MATTOS, R. A., FERNANDES, F. P. A., LIMA,
J. A. M. Mesoscale Patterns of the Brazil Current between 20°S and 25.5°S.Ocean
Sciences Meeting 2006, AGU/ASLO/IAPSO/TOS, Honolulu, OS45N–12. 2006.
SILVEIRA, I.C.A. O Sistema Corrente do Brasil na Bacia de Campos, RJ. Tese de
Livre Docência, Universidade de São Paulo, São Paulo. 160p. 2007.
SOUZA, R.B., GHERARDI, D.F.M., SATO, O.T., POLITO, P.S., KAMPEL, M.,
LENTINI, C.A.D. Climatologia e variabilidade ambiental marinha na região do Banco
dos Abrolhos determinada por satélites: resultados preliminares do projeto Pro-
Abrolhos. Anais XIII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto. Florianópolis,
Brasil. 2007.
SOUZA, R. B. Oceanografia por satélites. 2 ed. Oficina de Textos, 2009. 382 p.
STRAMMA, L. Geostrophic transport of the South Equatorial Current in the Atlantic,
1. Mar. Res., 49(2):281-294. 1991.
58##
STRAMMA, L., ENGLAND, M. On the water masses and mean circulation of the
South Atlantic Ocean. J. Geophys. Res., 104(C9), 20.863–20.883. 1999.
STRECH, J. L., LORENZZETTI, J. A., DA SILVA JR, C. L. Observação por satélite
da variação sazonal da ressurgência de Cabo Frio. Memórias do VII Simpósio
Latinoamericano de Percepción Remota. Puerto Vallarta, Mexico, pp. 269-275. 1995.
TENORE, K. R., ALONSO-NOVAL, M., ALVAREZ-OSSORIO, M., ATKINSON, L. P.,
CABANAS, J. M., CAL, R. M., CAMPOS, H. J., et al. Fisheries and oceanography off
Galicia, NW Spain (FOG): mesoscale spatial and temporal changes in physical
processes and resultant patterns of biological productivity. Journal of Geophysical
Research. 1995.
TOMCZAC, M. Shelf and coastal oceanography. Disponível em: <#
http://www.lei.furg.br/ocfis/mattom/ShelfCoast/index.html>. Acesso em 04 Jul. 2012.
VALENTIN, J.L., D.L. ANDRÉ JACOB, S.A. Hydrobiology in the Cabo Frio (Brazil)
upwelling: two dimensional structure and variability during a wind cycle. Continental
Shelf Research, 7, pp. 77-88. 1987.
VANDERBLOEMEN. L. A. Satellite analysis of temporal and spatial chlorophyll
patterns on the West Florida shelf (1997-2003). 112 f. Tese (Doutorado em Filosofia)
- College of Marine Science, University of South Florida, Florida, 2006.
WILLIAMS, P.J.B., THOMAS, D.N., REYNOLDS, C.S. Phytoplankton Productivity: Carbon assimilation in Marine and Freshwater Ecosystems. Blackwell Science.United Kingdon. 2002.
59##
ANEXO A
Os algoritmos de concentração de clorofila-a são definidos principalmente em
relação ao tipo de água, existem as águas de caso I e as águas de caso II.
Águas de caso II são mais difíceis de obter com precisão a concentração real de
clorofila-a e, por isso, os algoritmos usados para essas águas são um pouco mais
complexos.
Águas de caso I (GORDON, 1983, apud KENDALL, et al., 2002):
!ℎ!"#_!! = 1,13 ∗ [!!"(443)/!!"(551)]!!,!" (1)
Onde !!"(443) e !!"(551) são chamados de “remote sensing reflectance” para os
comprimentos de onda de 443nm e 551nm.
Águas de caso II (KENDALL et al, 2003):
Primeiramente encontra-se a concentração de clorofila-a de forma semi-analítica:
!ℎ!"#_! = !! ∗ [!∅ 675 ]!! (2)
Neste caso, !! e !! são calculados por outras técnicas e suas regressões resultam
nos valores 1,03 e 56,8 respectivamente. !∅ 675 é o coeficiente específico de
absorção pelo fitoplâncton para o comprimento de onda de 675nm e equivale a
0,0193m2(mg chl)-1.
Secundariamente, calcula-se a concentração de clorofila a de forma empírica:
log![!ℎ!"#_!]!"# = !! + !! log !!" + !![log !!" ]! + !![log !!" ]! (3)
Onde !!" = !!"(!"")!!"(!!")
, e !!, !!, !! e !! são contantes empíricas na qual por regressão
cúbica, assumem os valores de 0,2818, -2,783, 1,863 e -2,387 respectivamente.
Finalmente calcula-se a real concentração de clorofila-a
[!ℎ!"#_!] = ![!ℎ!"#_!]!" + 1− ! [!ℎ!"#_!]!"# (4)
60##
Onde [!ℎ!"#_!]!" é o valor de concentração de clorofila derivado semi
analiticamente, [!ℎ!"#_!]!"# é o valor de concentração de clorofila derivado
empiricamente e ! é o fator de ponderação.