Variações na composição isotópica da precipitação na porção central do Estado de São Paulo e sua relação com sistemas climáticos
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Data
2018-06-26
Autores
Santos, Vinícius dos [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Isótopos estáveis de hidrogênio (1H/2H) e oxigênio (16O/17O/18O) constituem excelentes traçadores da movimentação da molécula da água ao longo do ciclo hidrológico, sendo utilizado como ferramentas auxiliares na interpretação dos controles climáticos sobre a precipitação. Em áreas tropicais, fatores climáticos regionais e locais se contrapõe, como responsáveis pela variabilidade da composição isotópica da precipitação. Com base em processos envolvidos nas transformações isotópicas sofridas pela água ao longo da sua movimentação no ciclo hidrológico em áreas continentais, essa dissertação de mestrado teve como objetivo avaliar e compreender quais fenômenos climáticos são responsáveis por governar a composição isotópica da precipitação na porção central do estado de São Paulo. Os resultados demonstraram que a disponibilidade de umidade na atmosfera, aliados a processos de recirculação de vapor ao longo do deslocamento de massas de ar que geram chuva na região estudada, governam a variabilidade da composição isotópica da precipitação, como demonstrado pelas retas meteóricas locais (δ2H = 8.15*δ18O + 14.25), valores de d-excess geralmente superiores a 11‰ e pelo efeito de sazonalidade, que se caracteriza por diferenças na composição isotópica da precipitação na estação seca, caracterizada por chuvas enriquecidas com valores de δ18O = >-4‰, e na estação chuvosa por chuvas empobrecidas com valores de δ18O = <-4‰. Esse efeito de sazonalidade foi igualmente observado durante os eventos El Niños 1997-98 e 2014-16, e ao longo do monitoramento realizado entre 2013-17. Os processos de recirculação de vapor são modulados pela atuação de sistemas atmosféricos ao longo das estações do ano, como a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS) durante o verão, quando há grande disponibilidade de umidade na atmosfera e ocorre a formação de chuvas de larga escala que empobrecem a composição isotópica da precipitação, e as incursões de Frentes Frias (FF) junto a movimentos de advecção em uma atmosfera com menor disponibilidade de umidade, durante o inverno, com a ocorrência de chuvas convectivas que enriquecem a composição isotópica da precipitação. Assim, o trabalho fornece informações e conhecimentos que poderão ser aplicados em modelos hidrológicos futuros, face aos efeitos das mudanças climáticas sobre o ciclo hidrológico.
Stable isotopes of hydrogen ( 1 H/ 2 H) and oxygen ( 16 O/ 17 O/ 18 O) constitute excellent tracers of water movement through the hydrological cycle, and they have been used as an important tool to i nterpret climate controls on precipitation . In tropical areas, regional and local climatic factors faced as responsible for the variability observed on isotopic composition of precipitation. Based on the processes involved in the water isotopic transformat ions along it path through the hydrological cycle in continental areas, the main purpose of this master thesis was evaluate and understand which climatic factors are responsible for controlling the isotopic composition of the precipitation in the center of the state of São Paulo. The results demonstrate that the availability of moisture in the atmosphere , co mbined with moisture recirculation processes along the displacement of air masses that generate rain in the studied region , were the main key drivers responsible by the variability observed in isotopic composition of the precipitation, as demonstrated by the local meteoric lines ( δ 2 H = 8.15* δ 18 O + 14.25 ), values of d - excess up to 11‰ , and the seasonal effect, that is characterized by differences between more enriched precipitation during the dry season, characterized by val ues of δ 18 O = > - 4‰, and more depleted precipitation during wet season, with val ues of δ 18 O = < - 4‰ . Seasonal effects were observed during the events El Niños 1997 - 98 and 2014 - 16, as wel l as during the period of precipitation monitoring (2013 - 2017). The moisture recirculation processes are modulated by the action of atmospheric systems over the seasons, such as South Atlantic Convergence Zone (S ACZ ) , when there is large availability of mo isture in the atmosphere and the occurrence of large scale rainfall that depleted the isotopic composition of precipitation, and Cold Frontier ( C F) incursions together with advection movements in an atmosphere with lower moisture availability, during winte r, with the occurrence of convective rains that enrichment the precipitation isotopic composition. Thus, the work provides information and knowledge that can be applied in future hydrological models, given the effects of climate change on the hydrological cycle.
Stable isotopes of hydrogen ( 1 H/ 2 H) and oxygen ( 16 O/ 17 O/ 18 O) constitute excellent tracers of water movement through the hydrological cycle, and they have been used as an important tool to i nterpret climate controls on precipitation . In tropical areas, regional and local climatic factors faced as responsible for the variability observed on isotopic composition of precipitation. Based on the processes involved in the water isotopic transformat ions along it path through the hydrological cycle in continental areas, the main purpose of this master thesis was evaluate and understand which climatic factors are responsible for controlling the isotopic composition of the precipitation in the center of the state of São Paulo. The results demonstrate that the availability of moisture in the atmosphere , co mbined with moisture recirculation processes along the displacement of air masses that generate rain in the studied region , were the main key drivers responsible by the variability observed in isotopic composition of the precipitation, as demonstrated by the local meteoric lines ( δ 2 H = 8.15* δ 18 O + 14.25 ), values of d - excess up to 11‰ , and the seasonal effect, that is characterized by differences between more enriched precipitation during the dry season, characterized by val ues of δ 18 O = > - 4‰, and more depleted precipitation during wet season, with val ues of δ 18 O = < - 4‰ . Seasonal effects were observed during the events El Niños 1997 - 98 and 2014 - 16, as wel l as during the period of precipitation monitoring (2013 - 2017). The moisture recirculation processes are modulated by the action of atmospheric systems over the seasons, such as South Atlantic Convergence Zone (S ACZ ) , when there is large availability of mo isture in the atmosphere and the occurrence of large scale rainfall that depleted the isotopic composition of precipitation, and Cold Frontier ( C F) incursions together with advection movements in an atmosphere with lower moisture availability, during winte r, with the occurrence of convective rains that enrichment the precipitation isotopic composition. Thus, the work provides information and knowledge that can be applied in future hydrological models, given the effects of climate change on the hydrological cycle.
Descrição
Palavras-chave
Precipitação, Isótopos estáveis, Mudanças climáticas, Precipitation, Stable isotopes, Climate change