Províncias Biogeoquímicas Marinhas no Oceano Atlântico Sul por Sensoriamento Remoto

• Main Author: Jean Farhat de Araújo da Silva
• Other Authors: Milton Kampel
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2017
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2017/07.12.17.40

Compreender a estrutura espacial e a função do ecossistema pelágico está no cerne da oceanografia atual. Abordagens categóricas já foram aplicadas à partição do domínio oceânico em províncias biogeoquímicas marinhas (PBGQ). A classificação em PBGQ fornece uma estrutura útil para a compreensão dos mecanismos de interação e controle de processos físicos e biogeoquímicos que refletem a heterogeneidade do ambiente oceânico. O presente trabalho teve como objetivo particionar o oceano Atlântico Sul em províncias biogeoquímicas marinhas, com uso do classificador não supervisionado Fuzzy C-Means (FCM), utilizando dados médios anuais e sazonais da concentração de clorofila-a na superfície do mar (CSM), temperatura da superfície do mar (TSM) e radiação fotossinteticamente disponível estimados por satélite. Dados da profundidade da camada de mistura (PCM) e batimetria também foram utilizados. A partir do critério Silhouette foram definidas 8 classes para aplicação do classificador FCM, que possibilitou identificar as PBGQ denominadas como: Sistema Equatorial/Tropical, Giro Subtropical, Convergência Subtropical Norte e Sul, Subantártica, Polar e Circumpolar Antártica. Foram calculadas as áreas de cada PBGQ e os respectivos graus de pertinência, assim como, os valores médios, máximos e mínimos de cada variável ambiental considerada. Estas informações foram analisadas de modo a se descrever as principais feições oceanográficas presentes em cada PBGQ.Considerando a importância das mudanças climáticas, foi realizada uma simulação de cenário futuro (ano 2099) das variáveis CSM, TSM e PCM estimadas pelo Projeto Inter-comparativo na fase 5 de Modelos Acoplados (CMIP5), Com a aplicação do critério Silhouette foram definidas 5 classes para o algoritmo FCM. Da mesma forma, foram identificadas 5 PBGQ, calculando-se os respectivos graus de pertinência, áreas e valores médios, máximos e mínimos das variáveis ambientais. A redução do numero de PBGQ e da CSM, assim como, ou aumento de TSM no cenário futuro são indicações que as mudanças climáticas podem impactar significativamente essas províncias no Atlântico Sul. === The understanding of spatial structure and function of the pelagic ecosystem is on focus of current oceanography. Categorical approaches have already been applied to the partition of the oceanic region in marine biogeochemical provinces (BGQP).The classification of BGQP provides an useful framework in order to comprehend the interaction mechanisms and control of physical, chemical and biological processes that reflect the heterogeneity of ocean environment. The present work aims to divide South Atlantic Ocean in marine biogeochemical provinces, using an unsupervised classifier Fuzzy C-Means (FCM) using mean data in yearly and seasonal basis, such as Chlorophylla Concentration on sea surface (CCS), Sea Surface Temperature (SST) and photosynthetically available radiation data estimated by satellite. Mixed layers depths (MLD) and bathymetry data were also used. From the application of the Silhouette criteria, 8 input classes were defined in the FCM classifier which, in turn, produced BGQP named as: Equatorial/Tropical System; Subtropical Gyre; Subtropical Convergence North; Subtropical Convergence South; Sub- Antarctic; Polar and Circumpolar Antarctic. Each BGQP were calculated and its respective membership values, as well as, mean, maximum and minimum values of each considered parameter. This information was analyzed in order to describe the main oceanographic features in each BGQP. Considering the importance of climate change issues, a simulation of future scenarios (year 2099) of the variables CCS, SST and MLD estimated by Inter-Comparison Project in Phase 5 of Coupled Models (CMIP5). By the application of the Silhoutte criteria were defined 5 classes for FCM algorithm. Similarly, were indentified 5 BGQP and were calculated its respective membership values, as well as, mean, maximum and minimum values of each these parameters. The reduction in the number of BGQPs and the decline of the concentration of chlorophyll a (CSM), as well as, the increase in sea surface temperature (SST) in the future scenario are indications that the climatic changes can significantly impact these provinces in the South Atlantic Ocean.