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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.21.2008.tde-24092009-162736
Documento
Autor
Nome completo
Patrick Degret de Montezuma
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Polito, Paulo Simionatto (Presidente)
Ciotti, Áurea Maria
Silveira, Ilson Carlos Almeida da
Título em português
Caracterização do acoplamento físico-biológico causado por ondas de Rossby baroclínicas
Palavras-chave em português
altimetria
clorofila a
cor do oceano
ondas de Rossby
termoclina
Resumo em português
Ondas de Rossby do primeiro modo baroclínico em médias latitudes foram observadas em dados de anomalia da altura da superfície do mar dos radares altimétrico TOPEX/Jason-1 na última década. Entretanto, sinais similares são observados em dados de concentração de clorofila a obtidos através de dados na faixa espectral visível através do sensor SeaWiFs. Anomalias na concentração de clorofila que se propagam para oeste com períodos e comprimentos de onda característicos de ondas de Rossby, indicam que estas ondas induzem parte da variabilidade da produtividade primária em oceano aberto. O foco deste trabalho é o mecanismo de acoplamento físico-biológico causado pela passagem de ondas de Rossby e evidenciado pelos padrões regulares de aumento e diminuição de algas clorofiladas. Levamos em conta dois mecanismos principais: advecção vertical de nutrientes e/ou clorofila a e advecção horizontal de gradientes meridionais de clorofila a. No presente trabalho, nós investigamos esta influência através da correlação entre a anomalia da altura da superfície do mar (AASM) e do logaritmo da concentração de clorofila a (CChl). Foram estimados também a amplitude e a relação de fase entre ambos conjuntos de dados. Para tal, os dois conjuntos de dados foram interpolados numa grade regular de 1° X 1° X 9.9156 dias e selecionados com base numa máscara de continentes que exclui a presença de regiões com menos de 1000 metros de profundidade, ilhas e mares zonalmente fechados para permitir o uso de filtros digitais. Os mapas globais de ambas variáveis foram reorganizados em diagramas zonais-temporais (ou de Hovmöller) para cada grau de latitude. A cada um destes diagramas foi aplicada uma série de filtros bidimensionais de resposta impulsiva finita (FIR-2D). Estes decompõem o sinal de cada variável em bandas espectrais associadas a ondas de Rossby de período aproximado de 24, 12 e 6 meses. A estimativa da velocidade de fase (cp) é baseada no método da transformada Radon; a do período (T) e do comprimento de onda (L) é baseada no ajuste de mínimos quadrados de uma função senoidal. Correlação, fase e amplitude foram obtidas ao longo da extensão zonal das três principais bacias oceânicas (Atlântico, Índico e Pacífico) para cada grau de latitude. As latitudes selecionadas para análise apresentam diferenças nas estimativas de cp24, cp12 e cp6 baseadas na AASM e CChl estatísticamente similares com um intervalo de confiança de 95%. Foram escolhidas latitudes entre os giros subpolar e subtropical e na região central do giro subtropical em ambos hemisférios. Os resultados indicam que nas regiões entre giros oceânicos o processo de advecção horizontal de gradientes meridionais de clorofila predomina em relação ao de advecção vertical de nutrientes e/ou clorofila. Nas regiões centrais dos giros subtropicais a advecção vertical é mais propensa a acontecer em detrimento da advecção horizontal. Os resultados aqui apresentados indicam que as ondas de Rossby do primeiro modo baroclínico tem influência sobre a biomassa fitoplanctônica. Esta influência se dá por advecção horizontal ou vertical, dependendo da região oceânica.
Título em inglês
Characterization of physical-biological coupling caused by baroclinic Rossby waves
Palavras-chave em inglês
altimetry
chlorophyll a
oceancolor
Rossby waves
thermocline
Resumo em inglês
Rossby waves of first baroclinic mode in midlatitudes were observed in sea surface height anomaly data from the TOPEX/Jason-1 radar altimeter in the past decade. Nevertheless, similar signals are observed in clorophyll a concentration estimates based on the visible part of the spectrum collected by the SeaWiFS satellite sensor. Westward propagating anomalies with periods and wavelengths characteristic of first mode baroclinic Rossby waves are evident in satellite--borne chlorophyll a concentration data and suggest that these waves are partially responsible for the primary productivity variability in open ocean. The focus of this study is the physical-biological coupling caused by the passage of Rossby waves, evident in the regular patterns of increase and decrease of chlorophyll--rich algae. We took into account two main mechanisms: vertical advection of nutrients and/or chlorophyll a and horizontal advection of the background gradient of meridional chlorophyll concentration. In this work, these mechanisms were investigated through the correlation between sea surface height anomaly (AASM) and the logarithm of the chlorophyll a concentration (CChl). The amplitude and phase relation between data sets were estimated. To this end, both data sets were gridded to a 1° X 1° X 9.9156 days mesh. A continental maks that excludes areas less than 1000 meters deep, islands, and zonally enclosed seas was applied to allow the use of digital filters. The global maps of both variables were rearranged into zonal-temporal (or Hovmöller) diagrams for each degree of latitude. To each one of these diagrams a series of bidimensional finite impulsive response filters (FIR-2D) was applied. These decompose the signal of each variable in spectral bands associated with Rossby waves with periods of approximately 24, 12 and 6 months. Phase speeds (cp) were estimated based on the Radon transform method; periods (T) and wavelengths (L) were obtained by least squares fit of a sinusoidal function. Correlation, phase and amplitude were obtained along the zonal extension of the three basins (Atlantic, Indian and Pacific) at each degree of latitude. The analyzed latitudes present cp24, cp12 and cp6 estimates based on AASM and CChl that are within the 95% confidence interval of each other. Latitudes between the subtropical and subpolar gyres and in the central region of the subtropical gyre were chosen for further analysis in both hemispheres. Results indicate that the horizontal advection of background meridional gradient of chlorophyll concentration prevails in relation to vertical advection of nutrients and/or chlorophyll a in regions between oceanic gyres. In the central regions of the subtropical gyres the vertical advection prevails over the horizontal advection. The results presented in this study indicate that the first mode baroclinic Rossby waves have influence over the phytoplanktonic biomass. This influence operates through horizontal or vertical advection, depending on the oceanic region.
 
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tese.pdf (5.03 Mbytes)
Data de Publicação
2010-12-13
 
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