Caracterização da variabilidade climática nos ecossistemas recifais brasileiros e sua relação com a biodiversidade de corais

• Main Author: Mariana Altenburg Soppa
• Other Authors: Douglas Francisco Marcolino Gherardi
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2007
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m17@80/2007/12.07.11.55

Este trabalho apresenta um estudo sobre a variabilidade climática nos ecossistemas recifais brasileiros e sua relação com a biodiversidade de corais. Foram estudadas nove regiões de ocorrência de recifes de corais no Brasil a partir de dados provenientes de sensores a bordo de satélites e de reanálises. Para tanto foram elaboradas séries de tempo mensais de variáveis climáticas para o período de 1985 a 2004. As variáveis estudadas foram: temperatura da superfície do mar (TSM), precipitação, radiação de ondas longas (ROL) e vento na superfície do mar. A variabilidade climática das áreas de estudo foi caracterizada primeiramente com base na climatologia e mostrou a influência da Zona de Convergência Intertropical e da Alta Subtropical do Atlântico Sul sobre esses ambientes recifais. A variabilidade interanual foi estudada a partir da análise das séries de anomalia normalizada e com o emprego das técnicas estatísticas de Autocorrelação, Transformada Rápida de Fourier (TRF) e Transformada de Ondaletas (TO). Nas séries de anomalia normalizada e nos espectros locais de potência da ondaleta notou-se uma tendência dos valores extremos ocorrem próximos ou durante anos de El Niño e La Niña. Análises de correlação cruzada indicaram uma correlação entre as anomalias das variáveis climáticas e o fenômeno do El Niño - Oscilação Sul (ENOS). Observou-se que as correlações mais altas do ENOS com as anomalias de TSM restringem-se basicamente às áreas ao sul do nordeste do Brasil (NEB), enquanto nas demais variáveis a correlação tende a ser maior nas áreas ao norte. Para comparar a variabilidade climática das áreas de estudo foi aplicado o Operador de Fragmentação Assimétrica (FA) sobre as séries de tempo de média mensal disponíveis. Os resultados mostraram que as áreas ao sul apresentam uma maior variabilidade climática, indicada por um maior valor médio de FA, em comparação com as áreas ao norte do NEB. Essa diferença entre as áreas de estudo foi confirmada com a análise de escalonamento multi-dimensional, análise de similaridade e de componentes principais. Sugere-se, assim, que as áreas ao sul e ao norte do NEB apresentam padrões distintos de variabilidade climática. A biodiversidade de espécies de corais foi determinada por meio da estimativa da diferenciação taxonômica média, variação da diferenciação taxonômica média e número de espécies. Notou-se que as áreas ao sul apresentam uma menor diferenciação taxonômica média e um maior número de espécies em relação às áreas ao norte do NEB. Para responder a principal questão sobre a possível relação da variabilidade climática com a biodiversidade de corais do Brasil realizou-se também uma análise de correlação de Spearman. Os resultados sugerem a existência de uma maior diferenciação taxonômica das espécies de corais em áreas onde a variância do FA é maior. Observou-se ainda que um maior número de espécies de corais tende a ocorrer em áreas com uma maior variabilidade climática. Os resultados deste estudo servem como uma primeira e inédita caracterização da variabilidade climática dos principais ecossistemas recifais brasileiros. === This work presents a study of climate variability of the Brazilian reef ecosystems and its relation with coral biodiversity. Nine regions of coral reef occurrence in Brazil were investigated using satellite-derived and reanalysis data. Time series of space-averaged, monthly climatological variables were produced for the period between 1985 and 2004. The considered variables were: sea surface temperature (SST), precipitation, outgoing long wave radiation (OLR) and surface wind. The climate variability of the study areas was firstly characterized from climatological data. This characterization showed the influence of both the Intertropical Convergence Zone and the South Atlantic Subtropical High-Pressure System on the reef environments. The interannual variability was investigated using normalized anomalies and applying the statistical techniques of autocorrelation, Fast Fourier Transform (FFT) and Wavelet Transform (WT). Both the normalized anomalies time series and the local wavelet spectra presented a tendency for the extreme anomalies to occur near or during El Niño and La Niña events. Cross-correlation analysis resulted on correlations between the anomalies of the studied variables and the El Niño - Southern Oscillation (ENSO) indexes. The correlations between ENSO and SST anomalies were found to be restricted only to the southern areas of the Brazilian northeast region while for the other variables the correlation tends to be higher at the northern areas. In order to compare the climate variability of the study areas, the Assimetric Fragmentation Operator (FA) was applied on the available time series. The results showed that the southern areas present a higher variability indicated by a higher value of FA in comparison to the northern areas. This difference between the southern and northern areas was confirmed by the analysis of multidimensional scaling, similarity and principal components. The results suggest that the southern and northern areas of the Brazilian northeast region present distinct patterns of climate variability. The biodiversity of the coral species was determined from the estimation of the average taxonomic distinctness, variance of the average taxonomic distinctness and the species number. The southern areas presented a lower average taxonomic distinctness and a larger species number than the northern areas. In order to answer the main question about the relationship between the climate variability and coral biodiversity, the Spearman correlation analysis was also carried out. The results suggest that there is a larger coral taxonomic distinctness at areas where FA variance is larger. A larger amount of coral species also tends to occur in areas presenting higher climate variability. The results of this study offer an unprecedented characterization of the climate variability in areas of coral reefs in Brazil.