Water masses biogeochemical properties in the Western Tropical Atlantic Ocean

Submitted by Fernanda Maria CTC/C (fernandalobo@uerj.br) on 2022-02-04T21:09:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renan Luis Evangelista Vieira - 2021 - Completa.pdf: 5397178 bytes, checksum: ac7e024faf998e886f154b55ff13f2c7 (MD5) Made available in DSpace on 2022-02-04T21:09:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renan Luis Evangelista Vieira - 2021 - Completa.pdf: 5397178 bytes, checksum: ac7e024faf998e886f154b55ff13f2c7 (MD5) Previous issue date: 2020-08-26 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES This study characterized the chemical properties of the water masses in the Western Tropical Atlantic Ocean according to their dissolved oxygen and inorganic nutrient concentration: nitrate, nitrite, phosphate and silicate. We collected full-depth water samples from 18 oceanographic stations along the 38°W transect, from 02°S to 15°N during the PIRATA-BR XVII and XVIII cruises, in November 2017 and 2018. In this region, the surface and subsurface circulation in the Atlantic Ocean displays complex seasonal patterns, under influence of the Intertropical Convergence Zone. The water samples were collected from Niskin bottles closed in ten different depths, stored frozen, and later analyzed through spectrophotometry. Besides that, the CTD-O2 data provided continuous salinity, temperature, and dissolved oxygen measurements, used to identify the water masses according to their thermohaline indexes. The same biogeochemical parameters from GLODAPv.2 database, sampled between 1990 and 2010 along the 35°W, from 03°S and 10°N, were also used to characterize the water masses. Six water masses were identified in the region based on their neutral density limits: Tropical Surface Water (TSW, γn < 24.448 kg m-3); South and North Atlantic Central Water (SACW and NACW, γn 24.448 – 26.815 kg m-3); Antarctic Intermediate Water (AAIW, γn 26.815 – 27.7153 kg m-3); North Atlantic Deep Water (NADW, γn 27.7153 – 28.135 kg m-3); and Antarctic Bottom Water (AABW, γn > 28.135 kg m-3). All water masses had very low nitrite concentration. TSW corresponds to an oligotrophic water that has low concentrations of other nutrients, and high oxygen concentration (~ 200 μmol/kg) due to gas exchange with the atmosphere; NACW and SACW have low nutrient concentration, acting as transition regions between TSW and AAIW; AAIW showed the highest concentration of phosphate (~ 1.35 μmol/kg) and nitrate (~ 30 μmol/kg) and low dissolved O2 concentration (~ 130 μmol/kg); NADW had the highest O2 concentration mean (~ 250 μmol/kg), and intermediate concentrations of other nutrients; AABW, on the other hand, was the water mass with the highest silicate concentration (~ 80 μmol/kg), as well as a high O2 (~ 240 μmol/kg), nitrate (~ 25 μmol/kg) and phosphate (~ 1.80 μmol/kg) concentrations. Finally, it was possible to verify that some water bodies have one or more nutrients and biogeochemical parameters that have specific concentrations, helping in their identification and characterization, such as the high nitrate and phosphate in AAIW, and high silicate in AABW, compared to central and surface water masses. Neste estudo foram caracterizadas as propriedades químicas das massas de água no oceano Atlântico Tropical Oeste, de acordo com sua concentração de oxigênio e nutrientes inorgânicos dissolvidos: nitrato, nitrito, fosfato e silicato. Foram coletadas amostras de água em um total de 18 estações oceanográficas ao longo do transecto 38°W, de 02°S a 15°N, durante os cruzeiros PIRATA-BR XVII e XVIII, em novembro de 2017 e 2018. Nesta região, a circulação superficial e de subsuperfície no oceano Atlântico apresenta padrões sazonais complexos, sob influência da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT). As amostras de água foram coletadas em garrafas Niskin fechadas em dez profundidades diferentes, armazenadas, congeladas e posteriormente analisadas por espectrofotometria. Além disso, dados do CTD-O2 forneceram medidas contínuas de salinidade, temperatura e oxigênio dissolvido, utilizadas para identificar as massas de água de acordo com seus índices termohalinos. Para auxiliar na caracterização, foram também analisados dados dos mesmos parâmetros biogeoquímicos referentes à base de dados GLODAPv.2, coletados entre 1990 e 2010 ao longo do transecto 35° W, entre as latitudes 03°S e 10°N. Seis massas de água foram identificadas na região com base em seus limites de densidade neutra: Água Tropical Superficial (AT, γn < 24,448 kg m-3); Águas Centrais do Atlântico Sul e do Atlântico Norte (ACAS e ACAN, γn 24,448 - 26,815 kg m-3); Água Intermediária Antártica (AIA, γn 26,815 - 27,7153 kg m-3); Água Profunda do Atlântico Norte (APAN, γn 27,7153 - 28,135 kg m-3); e Água de Fundo Antártica (AFA, γn > 28,135 kg m-3). Todas as massas d’água apresentaram baixíssima concentração de nitrito. A AT corresponde a uma água oligotrófica que apresenta baixas concentrações dos outros nutrientes, e alta concentração de oxigênio (~ 200 μmol/kg) devido às trocas gasosas com a atmosfera; as Águas Centrais ACAN e ACAS apresentam baixa concentração de nutrientes, atuando como regiões de transição entre a AT e a AIA; a AIA apresentou a maior concentração de fosfato (~ 1,35 μmol/kg) e de nitrato (~ 30 μmol/kg), e baixa concentração de O2 (~ 130 μmol/kg) dissolvido; a APAN apresentou a maior média de concentração de O2 (~ 250 μmol/kg), e concentrações intermediárias dos outros nutrientes; já a AFA foi a massa de água que apresentou a maior concentração de silicato (~ 80 μmol/kg), bem como uma elevada concentração de O2 (~ 240 μmol/kg), nitrato (~ 25 μmol/kg) e fosfato (~ 1,80 μmol/kg). Por fim, foi possível verificar que algumas massas de água possuem um ou mais nutrientes e parâmetros biogeoquímicos que apresentam concentrações específicas, auxiliando na sua identificação e caracterização. Como a alta concentração de nitrato e fosfato na AIA, e a alta concentração de silicato na AFA, comparado com as massas de água centrais e superficial.