Reconstruction of the marine carbonate system at the Western Tropical Atlantic: trends and variabilities on 20 years of PIRATA project (8°N 38°W)

Autor: Assis, Carlos Augusto Musetti de, assis.carlos@posgraduacao.uerj.br
Přispěvatelé: Cunha, Leticia Cotrim da, Pinho, Luana Queiroz, Fernandes, Alexandre Macedo, Rodrigues, Regina Rodrigues, Kerr, Rodrigo
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
Popis: Submitted by Fernanda Maria CTC/C (fernandalobo@uerj.br) on 2022-02-07T21:39:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Carlos Augusto Musetti de Assis - 2021 - Completa.pdf: 3762196 bytes, checksum: 8e89b11cb9e0790a1c823d7b581db75c (MD5) Made available in DSpace on 2022-02-07T21:39:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Carlos Augusto Musetti de Assis - 2021 - Completa.pdf: 3762196 bytes, checksum: 8e89b11cb9e0790a1c823d7b581db75c (MD5) Previous issue date: 2021-07-20 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The Western Tropical Atlantic is a crucial region when it comes to understanding the CO2 dynamics in the tropics, as it is subject to large inputs of freshwater from the Amazon River and the ITCZ rainfall, as well as the input of CO2-rich waters from upwelling of subsurface water. This study aims to reconstruct the surface marine carbonate system from 1998 to 2018 using sea surface temperature (SST) and sea surface salinity (SSS) data from the PIRATA buoy at 8°N 38°W and describe its variability in time. Two empirical models were used to calculate total alkalinity (TA) and dissolved inorganic carbon (DIC) from SSS. From these two parameters, as well as SSS and SST data, calculate pH, in total scale, and CO2 fugacity (fCO2) values were then estimated. Only DIC, pH and fCO2 showed a statistically significant trend in time, where DIC showed an increase of 0.717 ± 0,108 μmol kg-1 year-1, pH decreased .0014 ± 0,0001 pH units year-1, and fCO2 had an increase of 1.539 ± 0,028 μatm year-1. Two different seasons were observed when data were analyzed: a dry season from January to June, when SSTs were lower (27.00 ± .61°C) and SSS was higher (35.94 ± 0.34), matching the period when the ITCZ is over the South American continent, Amazon river plume is restricted to western shelf areas and Equatorial upwelling is less intense, and a rainy season from July to December, when SSTs were higher (28.35 ± 0.7°C) and SSS was lower (35.01 ± 0.8), matching the period when the ITCZ is at its northern range, the Amazon plume is spread eastwards through the North Brazil Current’s retroflection and the Equatorial upwelling is more active. Along with that, TA, DIC and pH varied positively with SSS, with higher values (TA: 2352.88 ± 19.74μmol kg-1; DIC: 2013.82 ± 18.6μmol kg-1; pH: 8.0604 ± 0.0121) during dry season and lower values (TA: 2299.3 ± 46.32μmol kg-1; DIC: 1967.61 ± 40.0μmol kg-1; pH: 8.0485 ± 0.0119) during rainy season. On the other hand, fCO2 varied positively with SST, with higher values (391.13 ± 13.76μatm) during rainy, upwelling season and lower values (385.85 ± 12.86μatm) during dry season, showing that both SSS and SST variability play an important role in the CO2 solubility in the region. Besides seasonality, the El Niño Southern Oscilation probably played an important role on the carbonate system’s variability, as variations in this study with Fourier period from 1.4 to 4.7 years matched with observed impacts of the El Niño at the tropical Atlantic and the Amazon basin. O Atlântico Tropical Oeste é uma importante região oceânica quanto à dinâmica do CO2 por apresentar a entrada de grandes volumes de água doce. Este estudo reconstruiu o sistema carbonato marinho superficial de 1998 a 2018 usando dados de temperatura na superfície do mar (SST) e salinidade na superfície do mar (SSS) da boia PIRATA a 8°N 38°W, assim como descrever sua variabilidade ao longo do tempo. Dois modelos empíricos foram usados para calcular a alcalinidade total (TA) e o carbono inorgânico dissolvido (DIC) a partir da SSS. Partindo destes dois parâmetros, além dos dados de SSS e SST, foi possível calcular também os valores de pH, em escala total, e fugacidade de CO2 (fCO2). Apenas DIC, pH e fCO2 mostraram uma tendência estatisticamente significativa no tempo, onde DIC apresentou aumento de 0,717 ± 0,108 μmol kg-1 ano-1, pH diminuiu 0,0014 ± 0,0001 unidades de pH ano- 1 e fCO2 teve aumento de 1,539 ± 0,028 μatm ano-1. Duas estações diferentes foram observadas: uma estação seca de janeiro a junho, com valores mais baixos de SST (de 26,6 a 27,7°C) e valores estáveis de SSS em torno de 36, período em que a ITCZ está sobre o continente sul- americano, a pluma do rio Amazonas seguindo para oeste e a ressurgência equatorial é menos ativa, e uma estação chuvosa de julho a dezembro, com valores maiores de SST (de 27,4 a 29°C) e a SSS apresentou maior variabilidade (de 34,3 a 35,7), período em que a ITCZ está mais ao norte, a pluma do rio Amazonas segue para leste e a ressurgência equatorial é mais ativa. Junto com isso, TA, DIC e pH variaram positivamente com SSS, com valores mais elevados (TA média de 2350 μmol kg-1, DIC médio de 2025 μmol kg-1 e pH médio de 8,060) durante a estação seca e valores mais baixos (TA em torno de 2300 μmol kg-1, DIC em torno de 1990 μmol kg-1 e pH em torno de 8,050) durante a estação chuvosa. Por outro lado, fCO2 variou positivamente com SST, com valores mais elevados (em torno da média de 390 μatm) durante a estação chuvosa, marcada pela ressurgência mais intensa, e valores mais baixos (cerca de 385 μatm) durante a estação seca, mostrando que tanto a variação na SSS quanto na SST desempenha um papel importante na solubilidade do CO2 na região. Além da sazonalidade, o El Niño-Oscilação Sul provavelmente desempenhou um papel importante na variabilidade do sistema carbonato, uma vez que as variações com período maior que 1 ano coincidiram com impactos observados no Atlântico tropical e na bacia amazônica relacionados ao fenômeno El Niño.
Databáze: OpenAIRE
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