Biological and oceanographic upwelling indicators at Cabo Frio (RJ)

Moser, Gleyci A. O.; Gianesella-Galvão, Sônia M. F.

doi:10.1590/S1413-77391997000100002

Abstracts

Phytoplankton biomass, chemical parameters and hydrology were studied in a transect 101.6 km long off Cabo Frio (RJ), Southeast Brazil, during summer (December 29 to 31, 1991) and winter (June 27 to 30, 1992). Wind induced upwelling events are frequently observed in the area during summer, becoming rare during winter. By the summer cruise a bloom of phytoplankton was observed in surface, close to the coast, with chlorophyll concentrations reaching 25.55 mg Chl-a m-3, uncoupled from the cold, nutrient rich waters of South Atlantic Central Water (SACW), found below 40 m depth. During the winter cruise, the SACW raised at the surface waters in front of Cabo Frio depicting an upwelling event. However, in spite of high surface nitrate concentrations (up to 7.7 f.1M) chlorophyll-a were lower than 2 mg Chl-a m-3. The phytoplankton biomass, meteorological and hydrological data suggest a probable upwelling event immediately before the summer cruise, and an ongoing one during winter time. Cluster analyses and principal component analyses (PCA) were applied to summer and winter data, pointing out multidimensional fronts in the area during both seasons.

Chlorophyll; Water Masses; Upwelling; Spatial Distribution; Cabo Frio; Brazil

A biomassa fitoplanctônica, parâmetros químicos e hidrologia foram estudadas em um transecto de 101,6 Km ao largo de Cabo Frio, (RJ) Brasil, durante o verão (Dezembro 29 a 31, 1991) e inverno (Junho 27 a 30, 1992). Nesta área, eventos de ressurgência induzidos pelo vento são comuns durante o verão, tornando-se mais raros durante o inverno. Durante o período de verão uma floração de fitoplâncton foi observada na superfície próximo ao continente, apresentando um máximo de clorofila-a igual a 25,55 mg Cl-a m'3 desacoplado das águas frias e ricas em nutrientes da Água Central do Atlântico Sul (ACAS), presente abaixo de 40 m. Durante o inverno, a ACAS alcançou a superflcie em frente a Cabo Frio, caracterizando um evento de ressurgência. Entretanto, apesar das altas concentrações de nitrato na superfície (até 7,7 f.1M), as concentrações de clorofila-a foram menores do que 2 mg CI-a m'3. Os dados meteorológicos, hidrológicos e de biomassa fitoplanctônica sugerem um provável evento de ressurgência imediatamente anterior ao período de amostragem de verão e um evento em andamento durante o inverno. Análises de agrupamento e de componentes principais (ACP) foram aplicadas às coletas de verão e inverno separadamente, mostrando frentes multidimensionais na área, durante as duas estações.

Clorofila; Massas de Água; Ressurgência; Distribuição Espacial; Cabo Frio; Brasil

RESEARCH ARTICLES

Biological and oceanographic upwelling indicators at Cabo Frio (RJ)

Gleyci A. O. Moser; Sônia M. F. Gianesella-Galvão

Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (Caixa Postal 66149, 05315-970 São Paulo, SP, Brasil)

ABSTRACT

Phytoplankton biomass, chemical parameters and hydrology were studied in a transect 101.6 km long off Cabo Frio (RJ), Southeast Brazil, during summer (December 29 to 31, 1991) and winter (June 27 to 30, 1992). Wind induced upwelling events are frequently observed in the area during summer, becoming rare during winter. By the summer cruise a bloom of phytoplankton was observed in surface, close to the coast, with chlorophyll concentrations reaching 25.55 mg Chl-a m-3, uncoupled from the cold, nutrient rich waters of South Atlantic Central Water (SACW), found below 40 m depth. During the winter cruise, the SACW raised at the surface waters in front of Cabo Frio depicting an upwelling event. However, in spite of high surface nitrate concentrations (up to 7.7 f.1M) chlorophyll-a were lower than 2 mg Chl-a m-3. The phytoplankton biomass, meteorological and hydrological data suggest a probable upwelling event immediately before the summer cruise, and an ongoing one during winter time. Cluster analyses and principal component analyses (PCA) were applied to summer and winter data, pointing out multidimensional fronts in the area during both seasons.

Descriptors: Chlorophyll, Water Masses, Upwelling, Spatial Distribution, Cabo Frio, Brazil.

RESUMO

A biomassa fitoplanctônica, parâmetros químicos e hidrologia foram estudadas em um transecto de 101,6 Km ao largo de Cabo Frio, (RJ) Brasil, durante o verão (Dezembro 29 a 31, 1991) e inverno (Junho 27 a 30, 1992). Nesta área, eventos de ressurgência induzidos pelo vento são comuns durante o verão, tornando-se mais raros durante o inverno. Durante o período de verão uma floração de fitoplâncton foi observada na superfície próximo ao continente, apresentando um máximo de clorofila-a igual a 25,55 mg Cl-a m'3 desacoplado das águas frias e ricas em nutrientes da Água Central do Atlântico Sul (ACAS), presente abaixo de 40 m. Durante o inverno, a ACAS alcançou a superflcie em frente a Cabo Frio, caracterizando um evento de ressurgência. Entretanto, apesar das altas concentrações de nitrato na superfície (até 7,7 f.1M), as concentrações de clorofila-a foram menores do que 2 mg CI-a m'3. Os dados meteorológicos, hidrológicos e de biomassa fitoplanctônica sugerem um provável evento de ressurgência imediatamente anterior ao período de amostragem de verão e um evento em andamento durante o inverno. Análises de agrupamento e de componentes principais (ACP) foram aplicadas às coletas de verão e inverno separadamente, mostrando frentes multidimensionais na área, durante as duas estações.

Descritores: Clorofila, Massas de Água, Ressurgência, Distribuição Espacial, Cabo Frio, Brasil.

Full text available only in PDF format.

Texto completo disponível apenas em PDF.

Acknowledgments

The authors thank PETROBRÁS and CAPES for the financial support. The paper benefited from comments by Dr. lan C. Campbell (Monash University, Australia), DT. Afrânio R. de Mesquita (Instituto Oceanográfico, Universidade de São Paulo) and our anonymous referees.

(Manuscript received 25 June 1997; revised 28 August 1997; accepted 24 November 1997)

Aidar, E.; Gaeta, S. A.; Gianesella-Galvão, S.M.F.; Kutner, M. B. B. & Teixeira C. 1993. Ecossistema costeiro subtropical: nutrientes dissolvidos, fitoplâncton e clorofila-a e suas relações com as condições oceanográficas na região de Ubatuba (SP). Publção esp. Inst. oceanogr., S Paulo, (10):9-43.
Aminot, A. & Chaussepied, M. 1983. Manuel des analyses chimiques en millieu marin. Brest, C.N.EX.O. 376p.
André, D. L. 1990. Análise de parâmetros hidroquímicos na ressurgência de Cabo Frio. Dissertação de mestrado. Universidade Federal Fluminense, Instituto de Geociências. 203p.
APHA (American Public Health Association, inc.). 1965. Standard methods for examination of water and wastewater including bottom sediments and sludges. 12'h ed. New Y ork, APHA. 769p.
Cacciari, P. L.; Harari, J.; Pereira, J. E. R. & Talaska, A., 1994. Identificação e distribuição das massas d'água e da corrente de superfície sobre a plataforma e talude continental da Bacia de Campos no verão e no inverno de 1992. In: Programa de monitoramento ambiental oceânico da Bacia de Campos (RJ). Relatório final. São Paulo, FUNDESPA. p 302-372.
Climanálise. 1991. Boletim de monitoramento e análise climática. Sistemas frontais e &ontogênese. Climanálise, 6( 12):22.
Climanálise. 1992. Boletim de monitoramento e análise climática. Sistemas frontais e &ontogênese. Climanálise, 7(6):27.
Estrada, M. 1980. Phytoplankton biomass and production in the upwelling region of NW Africa. Relationships with hidrographic parameters. Mar. Biol., 60: 63-71.
Gianesella-Galvão, S. M. F. 1994. Nutrientes, biomassa e matéria em suspensão. In: Programa de monitoramento ambiental oceânico da Bacia de Campos (RJ). Relatório final. São Paulo, FUNDESPA. p 432-445.
Gonzalez-Rodriguez, E.; Valentin, J. L., André, D. L. & Jacob, S. A. 1992. Upwelling and downwelling at Cabo Frio (Brazil): Comparison of biomass and primary production responses. J. Plankt. Res., 14 (2): 289-306.
Grasshoff, F.; Ehrhardt, M. & Kremiling, K. 1983. Methods of seawater analysis. 2nd 00. WIENHIEN, Verlag Chemie. 419p.
Holligan, P. M.; Pingree, R. D. & Mardell, G. T. 1985. Oceanic solutions, nutrient pulses and phytoplankton growth. Nature, 314(6009):348- 350.
Legendre, L. & Legendre, P. 1983. Numerical ecology. Amsterdam, Elsevier. 419p.
Lorenzen, C. J. 1967. Determination of chlorophyll and pheopigments: spectrophotometric equation. Limnol. Oceanogr. 12:343-346.
Lorenzetti, J. A. & Gaeta, S. A. 1996. The Cape Frio upwelling effect over the South Brazil Bight northern sector shelf waters: a study using A VHR.R images. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, 3 1 (B7): 448-453.
Mariano, A. J., Hitchcock, C. J. A., Ashjian, C. J., Olson, D. B., Rossby, T., Ryan, E. & Smith, S. L. 1996. Principal component analysis of biological and physical variability in a Gulf Strem meander crest. Deep-Sea Res., 43(9): 1531-1565.
Miranda, L. B. & Katsuragawa, M. 1991. Estrutura térmica na região sudeste do Brasil (outubro novembro de 1988). Publção esp. Inst. oceanogr., S Paulo, 8:1-14.
Moser, G. A. O. 1997. Estudo da distribuição da biomassa fitoplanctônica e de variáveis oceanográficas na Bacia de Campos (RJ), utilizando um sistema de informações geográficas (SIG). Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 149 p.
Olson, D. B., Hitchcok, C. J. A., Mariano, A. J., Ashjian, C. J., Peng, G., Nero, W.R. & Podestá, G. 1994. Life on the edge: marine life and fronts. Oceanology, 7: 52-60.
Saldanha, F. M. P. 1993. Simulação da mistura vertical de massas d'água da região de Ubatuba (SP), efeitos sobre a produção primária e biomassa fitoplanctônica. Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 2 V.
Shepard, G. J. 1994. FITOPAC I. Manual de usuário. Universidade Estadual de Campinas, Departamento de Botânica, 88 p.
Strickland, J. D. H.; Eppley, R. W. & Mendiola, B.R. 1969. Phytoplankton populations, nutrients and photosynthesis in the Peruvian coastal waters. Bol. Inst. Mar Perú, 2( 1):37-45.
Syret, P. J. 1981. Nitrogen metabolism of microalgae. 182-210. In: Platt, T. ed. Physiological bases of phytoplankton ecology. Cano BulI. Fish. aquat. Sei., (210):346p.
Valentin, J. L.; André, D. L. & Jacob, S.A. 1987. Hydrology in the Cabo Frio (Brazil) upwelling: two-dimensional structure and variability during a wind cycle. Continent. Shelf Res., 7(1):77-88.

Publication Dates

Publication in this collection
22 Apr 2013
Date of issue
1997

History

Accepted
24 Nov 1997
Reviewed
28 Aug 1997
Received
25 June 1997

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

[1] Aidar, E.; Gaeta, S. A.; Gianesella-Galvão, S.M.F.; Kutner, M. B. B. & Teixeira C. 1993. Ecossistema costeiro subtropical: nutrientes dissolvidos, fitoplâncton e clorofila-a e suas relações com as condições oceanográficas na região de Ubatuba (SP). Publção esp. Inst. oceanogr., S Paulo, (10):9-43.

[2] Aminot, A. & Chaussepied, M. 1983. Manuel des analyses chimiques en millieu marin. Brest, C.N.EX.O. 376p.

[3] André, D. L. 1990. Análise de parâmetros hidroquímicos na ressurgência de Cabo Frio. Dissertação de mestrado. Universidade Federal Fluminense, Instituto de Geociências. 203p.

[4] APHA (American Public Health Association, inc.). 1965. Standard methods for examination of water and wastewater including bottom sediments and sludges. 12'h ed. New Y ork, APHA. 769p.

[5] Cacciari, P. L.; Harari, J.; Pereira, J. E. R. & Talaska, A., 1994. Identificação e distribuição das massas d'água e da corrente de superfície sobre a plataforma e talude continental da Bacia de Campos no verão e no inverno de 1992. In: Programa de monitoramento ambiental oceânico da Bacia de Campos (RJ). Relatório final. São Paulo, FUNDESPA. p 302-372.

[6] Climanálise. 1991. Boletim de monitoramento e análise climática. Sistemas frontais e &ontogênese. Climanálise, 6( 12):22.

[7] Climanálise. 1992. Boletim de monitoramento e análise climática. Sistemas frontais e &ontogênese. Climanálise, 7(6):27.

[8] Estrada, M. 1980. Phytoplankton biomass and production in the upwelling region of NW Africa. Relationships with hidrographic parameters. Mar. Biol., 60: 63-71.

[9] Gianesella-Galvão, S. M. F. 1994. Nutrientes, biomassa e matéria em suspensão. In: Programa de monitoramento ambiental oceânico da Bacia de Campos (RJ). Relatório final. São Paulo, FUNDESPA. p 432-445.

[10] Gonzalez-Rodriguez, E.; Valentin, J. L., André, D. L. & Jacob, S. A. 1992. Upwelling and downwelling at Cabo Frio (Brazil): Comparison of biomass and primary production responses. J. Plankt. Res., 14 (2): 289-306.

[11] Grasshoff, F.; Ehrhardt, M. & Kremiling, K. 1983. Methods of seawater analysis. 2nd 00. WIENHIEN, Verlag Chemie. 419p.

[12] Holligan, P. M.; Pingree, R. D. & Mardell, G. T. 1985. Oceanic solutions, nutrient pulses and phytoplankton growth. Nature, 314(6009):348- 350.

[13] Legendre, L. & Legendre, P. 1983. Numerical ecology. Amsterdam, Elsevier. 419p.

[14] Lorenzen, C. J. 1967. Determination of chlorophyll and pheopigments: spectrophotometric equation. Limnol. Oceanogr. 12:343-346.

[15] Lorenzetti, J. A. & Gaeta, S. A. 1996. The Cape Frio upwelling effect over the South Brazil Bight northern sector shelf waters: a study using A VHR.R images. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, 3 1 (B7): 448-453.

[16] Mariano, A. J., Hitchcock, C. J. A., Ashjian, C. J., Olson, D. B., Rossby, T., Ryan, E. & Smith, S. L. 1996. Principal component analysis of biological and physical variability in a Gulf Strem meander crest. Deep-Sea Res., 43(9): 1531-1565.

[17] Miranda, L. B. & Katsuragawa, M. 1991. Estrutura térmica na região sudeste do Brasil (outubro novembro de 1988). Publção esp. Inst. oceanogr., S Paulo, 8:1-14.

[18] Moser, G. A. O. 1997. Estudo da distribuição da biomassa fitoplanctônica e de variáveis oceanográficas na Bacia de Campos (RJ), utilizando um sistema de informações geográficas (SIG). Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 149 p.

[19] Olson, D. B., Hitchcok, C. J. A., Mariano, A. J., Ashjian, C. J., Peng, G., Nero, W.R. & Podestá, G. 1994. Life on the edge: marine life and fronts. Oceanology, 7: 52-60.

[20] Saldanha, F. M. P. 1993. Simulação da mistura vertical de massas d'água da região de Ubatuba (SP), efeitos sobre a produção primária e biomassa fitoplanctônica. Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo, Instituto Oceanográfico. 2 V.

[21] Shepard, G. J. 1994. FITOPAC I. Manual de usuário. Universidade Estadual de Campinas, Departamento de Botânica, 88 p.

[22] Strickland, J. D. H.; Eppley, R. W. & Mendiola, B.R. 1969. Phytoplankton populations, nutrients and photosynthesis in the Peruvian coastal waters. Bol. Inst. Mar Perú, 2( 1):37-45.

[23] Syret, P. J. 1981. Nitrogen metabolism of microalgae. 182-210. In: Platt, T. ed. Physiological bases of phytoplankton ecology. Cano BulI. Fish. aquat. Sei., (210):346p.

[24] Valentin, J. L.; André, D. L. & Jacob, S.A. 1987. Hydrology in the Cabo Frio (Brazil) upwelling: two-dimensional structure and variability during a wind cycle. Continent. Shelf Res., 7(1):77-88.