Short-term variability and transport of nutrients and Chlorophyll-a in Bertioga Channel, São Paulo State, Brazil

Variações de curta escala das concentrações de nutrientes, clorofila-a (Cl-a) e séston foram acompanhadas em uma estação fixa no canal de Bertioga (CB), sudeste do Brasil, em dois ciclos completos de maré de quadratura e sizígia, no inverno de 1991. Dados simultâneos da estrutura hidrográfica, marés e correntes permitiram calcular o transporte resultante daquelas propriedades. A advecção por maré e o fluxo de água doce foram as principais forçantes da estrutura hidrográfica e da distribuição de nutrientes e Cl-a. As concentrações médias de NID e fosfato foram altas (respectivamente: 16,88 e 0,98 ¼M na quadratura e 10,18 e 0,77 ¼M na sizígia). Apesar da disponibilidade de N e P, os valores médios de Cl-a foram baixos: 1,13 mg m-3 (na quadratura) e 3,11 mg m-3 (sizígia), sugerindo que a alta taxa de renovação das águas do CB limitam o acúmulo de fitoplâncton. Os maiores valores de Cl-a relacionaram-se à entrada de águas costeiras enquanto que as altas concentrações de nutrientes foram relacionadas às águas salobras. Os nutrientes dissolvidos foram exportados em ambas as marés, séston e Cl-a foram exportados na sizígia e, na quadratura, a Cl-a foi importada. O estudo dos principais componentes do transporte indicou uma susceptibilidade desse sistema à introdução de poluentes oriundos da área costeira, revelando uma potencial fragilidade ambiental.Short-term variability of nutrients, chlorophyll-a (Chl-a) and seston (TSS) concentrations were followed up at a fixed station in the Bertioga Channel (BC), Southeastern Brazil, over two full tidal cycles of neap and spring tides, during the winter of 1991. Simultaneous data on hydrographic structure, tidal level and currents allowed the computation of the net transport of those properties. Tidal advection and freshwater flow were the main forcing agents on the water column structure, nutrient availability and Chl-a distribution. Dissolved inorganic nitrogen and phosphate average values were high (16.88 and 0.98 ¼M, respectively, at neap tide and 10.18 and 0.77¼M at spring tide). Despite N and P availability, Chl-a average values were low: 1.13 in the neap and 3.11 mg m-3 in the spring tide, suggesting that the renovation rate of BC waters limits phytoplankton accumulation inside the estuary. The highest Chl-a was associated with the entrance of saltier waters, while the high nutrient concentrations were associated with brackish waters. Nutrients were exported on both tides, TSS and Chl-a were exported on the spring tide and Chl-a was imported on the neap tide. The study of the main transport components indicated that this system is susceptible to the occasional introduction of pollutants from the coastal area, thus presenting a facet of potential fragility

Bio-Optical Properties of the Inner Continental Shelf off Santos Estuarine System, Southeastern Brazil, and their Implications for Ocean Color Algorithm Performance

Optical characterizations of coastal water masses are important tools for a better understanding of physical and biochemical processes and aid the optimization of ocean color algorithms. In this study we present three optical classes of water observed during October/2005 and March/2006 on the inner continental shelf adjacent to Santos Bay (Brazil), based on remote sensing reflectance. ANOVA indicated a crescent estuarine influence in classes 1 to 3. Class 3 presented the highest chlorophyll-a and nutrient concentration and highest light absorption coefficients. Colored dissolved organic matter (CDOM) dominated the light absorption in all classes and was strongly correlated to salinity in October/2005 due to the influence of the La Plata plume. The results indicated that CDOM dynamics in the Santos inner shelf are very complex. The performance of global chlorophyll algorithms was significantly smaller for October/2005 than for March/2006. As inconsistent changes in light absorption spectra by phytoplankton were detected between samplings, the results show that future bio-optical algorithms for this region must be optimized preferentially considering CDOM optical parameters.A classificação ótica de massas de água costeira auxilia na compreensão de processos físicos e biogeoquímicos e permite otimizar algoritmos de cor do oceano. Neste estudo, identificamos 3 classes óticas de águas na plataforma continental interna adjacente à Baía de Santos (Brasil), com base na reflectância de sensoriamento remoto observada durante outubro/2005 e março/2006. ANOVA indicou influência estuarina crescente entre as classes 1 a 3, sendo que a última apresentou altos valores de clorofila-a, nutrientes e coeficientes de absorção da luz. A matéria orgânica dissolvida colorida (MODC) dominou a absorção da luz em todas as classes, mostrando forte correlação com a salinidade em outubro/2005, sugerindo influência da pluma do rio da Prata na região. Os resultados indicam dinâmica bastante complexa da MODC na plataforma interna de Santos. O desempenho do algoritmo global para clorofila-a (OC3), testado pelos dados radiométricos e de clorofila-a in situ, foi bem inferior em outubro/2005 comparado a março/2006. Como não houve mudanças substanciais nos espectros de absorção pelo fitoplâncton entre as duas épocas, os resultados mostram que as propriedades de absorção da luz pela MODC devem ser consideradas prioritariamente na otimização de algoritmos bio-óticos na região

A microcosm approach on the potential effects of the vertical mixing of water masses over the primary productivity and phytoplankton biomass in the southern Brazilian coastal region

The vertical mixing between South Atlantic Central Water (SACW) and Coastal Water (CW) was simulated through microcosm experiments using the autochthonous phytoplankton community (fraction < 150 mm), without nutrient enrichments. SACW is cold (T< 18°C) and nutrient rich, while CW is warmer (T> 20°C) and oligotrophic. The phytoplankton growth potential of SACW, CW and an equivalent mixture of both (SACW+CW) was compared, under 100, 30 and 10% of sunlight, at surface seawater temperature, in winter and summer conditions. Results demonstrate the importance of SACW as a natural eutrophication agent for the mixing layer, allowing the occurrence of new production by nutrient input, and also as a biological seeder through the development of its autochthonous phytoplankton community when it reaches the euphotic zone. The time lag for phytoplankton development during winter was around 4-5 days, against 1-2 days in summer. The hypothesis of physiological differences between surface and bottom phytoplankton populations from a deep (80 m) and thermally homogeneous water column (common winter feature) was also tested through the microcosm experiments. Results obtained clearly demonstrate that bottom water presented higher phytoplankton growth potential than the surface one.<br>A mistura vertical entre a Água Central do Atlântico Sul (ACAS) e a Água Costeira (AC) foi simulada através de experimentos tipo microcosmos, com o fitoplâncton autóctone (fração < 150 mm) e sem enriquecimentos nutricionais. A ACAS é fria (T< 18°C) e rica em nutrientes, enquanto a AC é mais quente (T> 20°C) e oligotrófica. O potencial trófico dessas águas e de uma mistura equivalente de ambas (ACAS+AC) foi comparado a 100, 30 e 10% da luz solar, sob temperatura da água do mar na superfície, em condições de inverno e verão. Os resultados demonstram a importância da ACAS como agente fertilizador da camada de mistura tanto por introduzir nutrientes, favorecendo a ocorrência de produção nova, como pelo incremento da biomassa fitoplanctônica autóctone ao atingir a zona eufótica. A fase de adaptação observada no inverno foi de 4-5 dias enquanto no verão foi de 1-2 dias. A hipótese da existência de diferenças fisiológicas entre as populações fitoplanctônicas de superfície e fundo em uma coluna de água profunda (80 m) e termicamente homogênea (padrão comum de inverno) foi também testada utilizando microcosmos. Os resultados mostraram que potencial de crescimento fitoplanctônico nas águas de fundo foi significativamente maior que nas de superfície

Assessment of plankton community and environmental conditions in São Sebastião Channel prior to the construction of a produced water outfall

Plankton community and hydrological conditions were assessed as a part of ao environmental diagnosis in São Sebastião Channel, before the building of a submarine outfall of produced water from the oil maritime terminal of PETR08RÁS. Samples were collected in twenty oceanographic stations located in the oil terminal neighboring area, during the springtime of 1991. Oissolved inorganic nutrients and chlorophyll-a concentrations observed indicate an oligo-mesotrophic environment. Phenols and sulfides were absent, 800 values, except for three sampling points, were characteristic of unpolluted environments, although oil and grease were found in half of the sampled stations. Phytoplankton and zooplankton communities presented high diversity and evenness indices for the entire area. Phytoplankton was dominated by phytoflagel1àtes and zooplankton was dominated by copepods, mostly Paracalanus quasimodo. Plankton community composition was similar to that from adjacent regions under low anthropogenic influence.<br>A comunidade planctônica e condições hidrológicas foram avaliadas como parte de um diagnóstico ambiental no Canal de São Sebastião, previamente à construção de um emissário submarino de água de produção, oriunda do terminal marítimo da PETROBRÁS. As amostras foram coletadas em vinte estações oceanográficas situadas na área adjacente ao terminal petrolífero, durante a primavera de 1991. As concentrações de nutrientes inorgânicos dissolvidos e de cIorofila-a obtidas, indicam um ambiente oligo-mesotrófico. Fenóis e sulfetos não foram detectados e os valores de 080, com exceção de três pontos, foram característicos de ambientes não poluídos, apesar da contaminação por óleos e graxas ter sido observada em metade das estações amostradas. O fito e o zooplâncton apresentaram altos índices de diversidade e equitatividade para toda área estudada. O fitoplâncton foi dominado por fitoflagelados, enquanto que o zooplâncton foi dominado por copépodos, especialmente Paracalanus quasimodo. A composição da comunidade planctônica foi similar à de outras áreas adjacentes, sob baixa pressão aotropogênica

Bio-Optical Properties of the Inner Continental Shelf off Santos Estuarine System, Southeastern Brazil, and their Implications for Ocean Color Algorithm Performance

Optical characterizations of coastal water masses are important tools for a better understanding of physical and biochemical processes and aid the optimization of ocean color algorithms. In this study we present three optical classes of water observed during October/2005 and March/2006 on the inner continental shelf adjacent to Santos Bay (Brazil), based on remote sensing reflectance. ANOVA indicated a crescent estuarine influence in classes 1 to 3. Class 3 presented the highest chlorophyll-a and nutrient concentration and highest light absorption coefficients. Colored dissolved organic matter (CDOM) dominated the light absorption in all classes and was strongly correlated to salinity in October/2005 due to the influence of the La Plata plume. The results indicated that CDOM dynamics in the Santos inner shelf are very complex. The performance of global chlorophyll algorithms was significantly smaller for October/2005 than for March/2006. As inconsistent changes in light absorption spectra by phytoplankton were detected between samplings, the results show that future bio-optical algorithms for this region must be optimized preferentially considering CDOM optical parameters.A classificação ótica de massas de água costeira auxilia na compreensão de processos físicos e biogeoquímicos e permite otimizar algoritmos de cor do oceano. Neste estudo, identificamos 3 classes óticas de águas na plataforma continental interna adjacente à Baía de Santos (Brasil), com base na reflectância de sensoriamento remoto observada durante outubro/2005 e março/2006. ANOVA indicou influência estuarina crescente entre as classes 1 a 3, sendo que a última apresentou altos valores de clorofila-a, nutrientes e coeficientes de absorção da luz. A matéria orgânica dissolvida colorida (MODC) dominou a absorção da luz em todas as classes, mostrando forte correlação com a salinidade em outubro/2005, sugerindo influência da pluma do rio da Prata na região. Os resultados indicam dinâmica bastante complexa da MODC na plataforma interna de Santos. O desempenho do algoritmo global para clorofila-a (OC3), testado pelos dados radiométricos e de clorofila-a in situ, foi bem inferior em outubro/2005 comparado a março/2006. Como não houve mudanças substanciais nos espectros de absorção pelo fitoplâncton entre as duas épocas, os resultados mostram que as propriedades de absorção da luz pela MODC devem ser consideradas prioritariamente na otimização de algoritmos bio-óticos na região.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES