MORPHOLOGICAL PATTERNS OF BRABANT ISLAND GLACIERS, ANTARCTICA

A morfologia e a variação frontal das geleiras do campo de gelo da ilha Brabant, oeste da Península Antártica, foi estudada com o uso de imagens de satélite, estas obtidas pelos satélites LANDSAT 5 e 7 em 1989 e 2001. A metodologia do trabalho está baseada na interpretação integrada de diferentes dados e mapeamentos dos fatores controladores da dinâmica e morfologia dos limites das bacias de drenagem glacial, usando um sistema de informação geográfica. Setenta e seis bacias de drenagem glacial foram identificadas no campo de gelo que recobre a ilha, determinadas pelo controle estrutural do embasamento, responsável pelas diferenças morfológicas existentes entre as bacias glaciais do setor oeste e leste, que são realçadas pelas condições climáticas e oceanográficas encontradas nos dois setores da costa. A variação glacial é basicamente controlada pela topografia e secundariamente, pelas condições climáticas. A área da ilha em 1989 era de 916 km2 , sendo que 98,5% estavam recoberta por gelo. No período compreendido entre 1989 e 2001, 23 geleiras apresentaram variação na sua porção frontal, onde 18 apresentaram retração e 5 avançaram. O balanço dessas variações resultou numa perda de 2,7 km2 na área da ilha.The morphology and variation of glacier fronts on the Brabant Island icefield, West Antarctic Peninsula, were studied by employing LANDSAT 5 and 7 images, from 1989 and 2001. This work was based on an integrated interpretation of the different data sets and mapping of the controlling dynamics and morphological factors determining the glacial drainage basin limits and employing a geographic information system. Boosted by predominating climatic and oceanographic conditions, the island was divided in two sectors - Western coast and Eastern coast. The morphological differences among the glacial drainages are determined by the subglacial bedrock structural control. Seventy six drainage basins were identified for the icefield that covers the island. The glacial variation is primarily controlled by the topography and secondarily by climatic conditions. In 1989, the area of the island was 916 km2 , of which 98.5% was ice covered. Between 1989 and 2001, 23 glaciers showed variation in their glacial termini, 18 of which retreated and 5 advanced. The balance of these variations resulted in a loss of 2.7 km2 in the island’s area

Relações entre as razões de isótopo de oxigênio na neve e no gelo do Nevado Illimani (Bolívia) com a variabilidade temporal da precipitação sobre a América do Sul

This article examines the temporal relations between the oxygen stable isotopes ratio (δ18O) in an ice core from the Nevado Illimani, Bolivia (16°37’S, 67°46’W), with precipitation series from South America. We used δ18O data from the upper 50 m of this core and precipitation monthly totals collected at 890 weather stations in South America in the period 1979–2008. Precipitation data were arranged in a grid with ~2° latitude and longitude resolution, for zoning the spatial temporal variability, using the Principal Components Analysis Mode–S. The relation between the δ18O record with drought and rain events above the South America mean values changes seasonally due to spatial migration of transport mechanisms and moisture convergence. The precipitation interannual temporal variability in the equatorial and subtropical regions is the one with the greatest similarity to δ18O variations in the Nevado Illimani. This relationship results from the control of precipitation anomalies in the two regions by the surface temperature of the equatorial Pacific and North Atlantic oceans, at temporal frequencies from 24 to 60 months. The δ18O and precipitation series have temporal cycles of high spectral frequency that vary independently, as those cycles are controlled by local factors.Este artigo examina as relações temporais entre a série de razão de isótopos estáveis de oxigênio (δ18O), obtida de um testemunho de gelo do Nevado Illimani, Bolívia (16°37’S, 67°46’W), com séries da precipitação sobre a América do Sul. Utilizou-se dados de δ18O dos primeiros 50 m desse testemunho e os totais mensais de precipitação coletados em 890 estações meteorológicas sul-americanas no período entre 1979–2008. As amostras da precipitação foram dispostas em uma grade com resolução de ~ 2° de latitude e longitude, para o zoneamento espacial da variabilidade temporal, utilizando-se da Análise das Componentes Principais (ACP) no Modo-S. As relações entre o registro do δ18O com a ocorrência de secas e chuvas acima da média na América do Sul alteram-se sazonalmente em função da migração espacial dos mecanismos de transporte e convergência da umidade. A variabilidade temporal interanual da precipitação nas regiões equatorial e subtropical é a que possui maior semelhança com a variação do δ18O no Nevado Illimani. Essa relação é explicada pelo controle da temperatura superficial dos oceanos Pacífico Equatorial e Atlântico Norte sobre as anomalias de precipitação nas duas regiões e que ocorrem com frequências temporais entre 24 e 60 meses. As séries do δ18O e da precipitação possuem ciclos temporais de alta frequência espectral que variam independentemente, porque esses ciclos são controlados por fatores locais

Mudanças recentes na geleira Wanda, Ilha Rei George, Antártica

Recent glaciological changes in Wanda Glacier, King George Island (KGI), South Shetland Islands (61°54’ S and 62°16’S, 57°35’W and 59°02’W) off the Antarctic Peninsula, were quantified by ice flow velocity, direction and fluctuation of glacier termini measurements. Topographic changes and DGPS surveys as well as transverse and longitudinal profiles were carried out to generate a Digital Surface Model. Results show that Wanda Glacier has a small drainage basin, a high retreat rate through fusion processes and reduced ice thickness if compared to other glaciers in KGI. Surface-area changes are assessed using historical satellite imagery from 1979 to 2011. Wanda glacier lost about 31 % of its original (1.5 km² of area in 1979). The current continuous and fast retreat phase is attributed to the recent regional warming. Maximum ice surface velocity, measured using a stake network, reached 2.2 cm d-1 during the period of 2007–2011. Transverse profiles show the influence of the topography on the ice flow. Due to its small size and thermal conditions, Wanda Glacier responds rapidly to climatic variations, revealing its relevance for environmental studies.Mudanças glaciológicas recentes na geleira Wanda, Ilha Rei George, Shetlands do Sul (latitudes 61°54’S a 62°16’S e longitudes 57°35’W a 59°02’W), fora da Península Antártica, foram quantificadas através de medidas da direção e velocidade do fluxo de gelo e das flutuações em sua posição frontal. Dados topográ- ficos e medidas de DGPS, bem como perfis transversais e longitudinais para a geleira foram obtidos para a geração de um Modelo Digital de Superfície. Os resultados demonstram que a geleira Wanda possui uma pequena bacia de drenagem, um alto grau de retração através de processos de fusão, e reduzida espessura se comparada com outras massas de gelo da Ilha Rei George. Mudanças em sua área foram obtidas pela utilização de imagens de satélite multitemporais do período de 1979 a 2011. A geleira Wanda perdeu aproximadamente 31 % de sua área original desde 1979 (1,5 km² de área em 1979). Atualmente, apresenta uma contínua e rápida fase de retração, atribuída ao recente aquecimento regional. A velocidade superficial máxima do fluxo de gelo, medida através de uma rede de estacas implantadas na geleira, foi estimada em 2,2-1 cm/dia durante o período de 2007 a 2011. Perfis transversais mostraram a influência da topografia na direção do fluxo de gelo. Devido à sua pequena área apresentada e sua condição termal, a geleira Wanda responde rapidamente às variações climáticas, revelando relevância em estudos ambientais

Feições sedimentológicas e geomorfológicas do ambiente de deglaciação das geleiras Wanda e Ecology, ilha Rei George, Antártica

A comparative study of changes at deglaciation environments was carried out at Wanda and Ecology glaciers, King George Island, Antarctica, by examining erosion and depositional processes. Data for the reconstruction of deglaciation were based on geomorphological and aerial photograph interpretations, as well as on analysis of multi-yearspot satellite images. Subglacial processes were investigated by means of morphoscopic and granulometric analyses of sediments collected during the summer season, and co-variance between Ra (percentage of angular clasts) and C40 (percentage of clast radio c/a ≤ 0.4) indexes.These glaciers have been retreating rapidly since 1956, with no periods of expansion. However, it is possible to observe differences in both glaciers deglaciation processes. The Ecology glacier has lost 1.35 km2 , whereas the Wanda glacier only 0.64 km2 in five decades. The retreat of the Ecology glacier has been greater at the northern part of the proglacial zone; a low frontal moraine at the southern part indicates a recent glacier ice front stabilization. In the Wanda glacier, ice flow orientation has changed during different retreat phases, together withwith ice thickness decrease. The exposure of several landforms and proglacial deposits, such as flutes, kame terraces, morainic ridges, clast pavements, striated rocks and eskers all result from retraction. Abraded and subglacially transported sediments predominate at the deglaciation environment with meltwater. A large proportion of fine-grained sediments, striated rock surfaces, clast pavements, stoss and lee blocks, indicate that the two glaciers are wet based, having a temperate basal thermal regime.Um estudo comparativo da evolução dos ambientes de deglaciação foi realizado nas geleiras Wanda e Ecology, ilha Rei George, Antártica para a análise dos processos erosivos e deposicionais subglaciais destes ambientes. Os dados para a reconstrução da deglaciação resultam da interpretação geomorfológica e de fotogramas aéreos, juntamente com análise de imagens de satélite SPOT tomadas em diversos anos. Os processos subglaciais foram investigados por meio de análises granulométricas e morfoscópicas dos sedimentos coletados durante a estação de verão e co-variância entre os índices RA (porcentagem de clastos angulosos) e C40 (porcentagem de clastos com razões c:a ≤ 0,4). Desde 1956 essas geleiras estão recuando rapidamente, sem períodos de reavanço. No entanto, é possível observar diferenças nos processo de deglaciação entre elas; na geleira Ecology ocorreu maior perda de área (1,35 km2 ) do que na geleira Wanda (0,64 km2 ) em cinco décadas. A retração da geleira Ecology, nesse período, foi maior na parte norte da zona proglacial; já ao sul observam-se morainas frontais não muito elevadas, o que indica pouco tempo de estabilização da frente de gelo. Durante as distintas fases de recuo da geleira Wanda ocorreram mudanças na orientação principal do fluxo de gelo, concomitante com a diminuição da sua espessura. Como resultado destas retrações, tem-se a exposição de várias geoformas e depósitos proglaciais, tais como flutes, terraços de kame, cordões morâinicos, pavimentos de clastos, rochas estriadas e eskers. Nos dois ambientes sedimentares estudados predominam sedimentos desgastados e transportados subglacialmente, com a presença de água de degelo. O grande volume de sedimentos de grãos finos, rochas estriadas, pavimentos de clastos, blocos stoss in lee e depósitos subglaciais indica que as duas geleiras têm regime termal basal temperado

Análise das mudanças ambientais da Geleira Viéville, Baía do Almirantado, Ilha Rei George, Antártica

This paper aims to investigate environmental changes in Vieville Glacier, located in Admiralty Bay, King George Island, Antarctica, with the use of the Geography Information System (GIS) and meteorological data. Aerial photographs (1956 and 1979), SPOT (1988, 1995 e 2000) and COSMO-SkyMed (2011) images were used to mapping and generate data of the glacial areas to provide the glacial pattern of retreat reconstruction. The retreat data demonstrated that the Viéville Glacier had 23.49 km² in area in 1956 and changed for 19.01 km² in 2011 without glacial front advance in the studied period. The Digital Terrain Model (DTM) was used for generated hypsometric, slope, aspect and hillshade maps. Image digital processing results demonstrated the spatial dispersion pattern of the water plume zones in glaciomarine environment (in front section of the glacier). These results indicated that the sediment delivery and meltwater flow are related with glacial retreat process through of the subglacial melt with wet-based subglacial conditions.Este artigo objetiva analisar as mudanças ambientais na Geleira Viéville, localizada na Baía do Almirantado, Ilha Rei George, Antártica, com a utilização de um Sistema de Informações Geográficas (SIG) e dados meteorológicos. Por meio de fotografias aéreas (1956 e 1979), imagens SPOT (1988, 1995 e 2000) e COSMO-SkyMed (2011) foram mapeadas as áreas em diferentes anos da geleira para auxiliar na reconstrução do padrão de retração. Os dados de retração demonstram que a área da geleira passou de 23,49 km² de área em 1956 para 19,01 km² em 2011, sem avanço frontal neste período. Com base no Modelo Digital de Terreno (MDT) foram derivados mapas de hipsometria, declividade, aspecto e sombreamento. Técnicas de processamento digital de imagens demonstraram o padrão de dispersão espacial da turbidez na água no ambiente glaciomarinho (na parte frontal da geleira). Estes resultados indicam que o aporte de sedimentos e fluxo da água de degelo está relacionado com o processo de retração da geleira por fusão subglacial em condições de regime termo-basal úmido

Variações na composição isotópica de oxigênio na neve superficial ao longo de uma travessia antártica

This work presents the distribution of oxygen isotope ratios in the surface snow in the West Antarctic Ice Sheet during the Chilean-Brazilian traverse held in the austral summer of 2004/2005. The traverse was carried out from Chilean Antarctic station Tenente Parodi, in Patriot Hills (80°18’S, 81°21’W) and the Geographic South Pole, along more than 1.205 km. We collected superficial snow samples of the upper 0.05 to 0.2 m deep, approximately at each 10 km (total of 104 samples). The average annual temperature was determined at six points spaced approximately 220 km apart, at a depth between 10 and 15 m. The oxygen isotope ratio (δ 18O) of each sample was determined by mass spectrometry with gas source (GSMS - Gas Source Mass Spectrometry) with a 0.05 ‰ precision. Results point out to the strong correlation between δ18O and the local temperature, latitude, altitude and distance from the coast, the first being positive and the others negative. Anomalous relatively high isotopic values are found between 87°30’S and 86°44’S, which are associated to post-depositional processes due to formation of glaze ice as identified in the field. The gradient δ 18O/Altitude is -0.08‰/100 m and the δ 18O/Temperature is 0.743‰/°C. Excepting for the cited anomalies, results are consistent with those found by other researchers in the Antarctic ice sheet.Este trabalho apresenta a variabilidade das razões de isótopos de oxigênio na neve superficial ao longo de uma travessia do manto de gelo da Antártida ocidental realizada no verão austral de 2004/2005 por uma expedição conjunta entre pesquisadores chilenos e brasileiros. A travessia foi realizada entre a estação chilena Tenente Parodi, em Patriot Hills (80°18’S, 081°21’W) e o Polo Sul geográfico, cobrindo uma distância de mais de 1.205 km. Foram coletadas amostras de neve superficial (entre 0,05 a 0,2 m de profundidade) aproximadamente a cada 10 km (total de 104 amostras). A temperatura média anual foi obtida em seis pontos espaçados aproximadamente 220 km entre si, a uma profundidade entre 10 e 15 m. A razão isotópica do oxigênio (δ 18O) de cada amostra foi determinada por espectrometria de massas com fonte de gás (GSMS - Gas Source Mass Spectrometry) com precisão de 0,05 ‰. Os resultados indicam forte correlação entre δ 18O e temperatura local, latitude, altitude e distância da costa, sendo a primeira positiva e as outras negativas. Valores isotópicos relativamente altos são encontrados entre 87°30’S e 86°44’S, resultantes de processos pós-deposicionais devido à formação de glaze ice (esmalte de gelo) identificadas em campo. O gradiente δ18O/Elevação encontrado foi de -0,08‰ /100 m e o gradiente δ 18O/Temperatura de 0,743 ‰/°C. Com exceção das anomalias citadas, os resultados são concordantes com os encontrados por outros pesquisadores no manto de gelo antártico

Conteúdo iônico em um testemunho de firn do Platô Antártico

Este trabalho investiga o conteúdo iônico dos 28,73 m superiores do testemunho BR-IC-2 (88°01'21,3"S; 82°04'21,7"W), coletado durante a travessia antártica chileno-brasileira no verão austral de 2004/05. As concentrações dos íons majoritários Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, NO3- e SO42- e do ácido orgânico H3CSO3- (metanosulfonato - MS-) foram determinadas por cromatografia iônica. A datação, baseada na correlação entre as concentrações de Na+ e nssSO42- (sulfato não proveniente de sal marinho), na razão isotópica δD e na identificação de sinais de erupções vulcânicas (Pinatubo / Cerro Hudson em 1993, Agung em 1965 e possivelmente Bristol Island em 1936) constatou uma idade de 85 anos (período 1918–2003) para o testemunho, com precisão de ± 3 anos. A partir da datação foi possível estabelecer a precipitação anual média nesse sítio: 0,15 m eq H2O. Constatou-se uma contribuição de aerossóis de sais marinhos pouco expressiva e uma grande contribuição crustal e biogênica, indicada pelas concentrações de nssCa2+ e nssSO42, respectivamente. O alto valor da razão Cl-/Na+ (4,96) indica que outros fatores, além da contribuição de sal marinho, contribuem para as concentrações desses íons, como a entrada ou formação de HCl e a menor depleção do Cl-. As concentrações de K+ e Mg2+, apesar de apresentarem correlação fraca com os outros íons, são de origem marinha. O MS- mostra valores pouco expressivos para a região e o NO3- não tem correlação com os outros íons, devido à complexidade das fontes, já que este íon se apresenta como um aerossol secundário

Optimization of saponin extraction conditions from Ampelozizyphus amazonicus by using experimental design and surface response methodology

This works describes the use of experimental design and surface response methodology for optimization of saponin extraction from Ampelozizyphus amazonicus. For this purpose, a method employing extraction based on maceration assisted by ultrasound technique was utilized. The following factors were studied: extraction length of time and solvent composition. The total saponin was determined by using a gravimetric method and the results expressed by their relative proportion to total crude extract. For the specific condition, 60% hydro-alcoholic solution and 18 minutes extraction length of time has shown the best results. This method can be useful for extraction of substances with biological importance16291633Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Detection of ice core particles via deep neural networks

Insoluble particles in ice cores record signatures of past climate parameters like vegetation dynamics, volcanic activity, and aridity. For some of them, the analytical detection relies on intensive bench microscopy investigation and requires dedicated sample preparation steps. Both are laborious, require in-depth knowledge, and often restrict sampling strategies. To help overcome these limitations, we present a framework based on flow imaging microscopy coupled to a deep neural network for autonomous image classification of ice core particles. We train the network to classify seven commonly found classes, namely mineral dust, felsic and mafic (basaltic) volcanic ash grains (tephra), three species of pollen (Corylus avellana, Quercus robur, Quercus suber), and contamination particles that may be introduced onto the ice core surface during core handling operations. The trained network achieves 96.8 % classification accuracy at test time. We present the system's potential and its limitations with respect to the detection of mineral dust, pollen grains, and tephra shards, using both controlled materials and real ice core samples. The methodology requires little sample material, is non-destructive, fully reproducible, and does not require any sample preparation procedures. The presented framework can bolster research in the field by cutting down processing time, supporting human-operated microscopy, and further unlocking the paleoclimate potential of ice core records by providing the opportunity to identify an array of ice core particles. Suggestions for an improved system to be deployed within a continuous flow analysis workflow are also presented