Efeito do vento e do fluxo de calor no ciclo anual da clorofila no norte do canal de Moçambique

Abstract

A concentração clorofila superficial no norte do Canal de Moçambique é sazonal, ca-racterizada por um máximo durante os meses de inverno e por menores concentrações nos restantes meses do ano. Os processos físicos que modulam esta variabilidade temporal da clorofila carecem de estudos mais aprofundados. No presente estudo, recorre-se ao modelo hidrodinâmico regional acoplado ao modelo biogeoquímico configurado para o Canal de Moçambique, para investigar os processos que controlam a sazonalidade da clorofila na região. O máximo (mínimo) da clorofila superficial no Canal de Moçambique coincide com a maior (menor) intensidade do stress do vento e com os valores negativos (positivos) do fluxo de calor, o que sugere um efeito combinado das duas forçantes na modulação da camada de mistura e na sazonalidade da clorofila superficial. A simulação climatológica

é comparada a uma série de experimentos de sensibilidade envolvendo variantes do stress vento e o fluxo de calor com o intuito de aferir a importância de cada uma das duas forçantes na profundidade da camada de mistura e na sazonalidade da clorofila superfi-cial. Os resultados indicam que além do stress do vento, o fluxo de calor é fundamental para a sazonalidade da clorofila superficial no norte do Canal de Moçambique. O fluxo de calor condiciona o ’timing’ do máximo da clorofila superficial durante o inverno, devido a sua influência na redução da estratificação da coluna de água. Por sua vez, o vento é responsável pela magnitude da clorofila superficial através das velocidades verticais que intensificam o transporte vertical de nutrientes (nitrato) e da clorofila sub-superficial para a superfície. Também foi analisada a produção primária em todo o canal, onde o aumento do nitrato na zona eufótica estimulou a nova produção primária durante o inverno, tendo contribuído com cerca de metade da produção primária (f-ratio 0.5). Na comparação en-tre o efeito do vento e do fluxo de calor nas três regiões do Canal de Moçambique, o vento mostrou ser mais relevante para a produção primária durante o inverno no norte devido a à sua ampla magnitude. Por outro lado, no centro e sul do canal onde o vento tem menor variabilidade ao longo do ano o fluxo de calor aparenta ser mais relevante para o suprimento de nutrientes para a nova produção primária. A introdução dos ventos diários aumentou a produção primária em até 70% no oceano aberto, quando comparada com a simulação com ventos mensais. O aumento na produção primária na simulação diária deveu-se à intensa mistura vertical causada pela intensificação das velocidades.

Surface chlorophyll in the Northern Mozambique Channel is characterized by higher con-centrations in austral winter than in austral summer. The physical processes that mo-dulate this seasonal variability are not fully understood. In this study, we use a regional hydrodynamical model coupled to a biogeochemical model applied to the Mozambique Channel to investigate the processes that drive chlorophyll variability in the region. A simulation forced with monthly climatological fields is compared to a suite of sensitivity experiments with the wind stress and heat fluxes in order to evaluate their relative im-portance on the mixed layer depth and surface chlorophyll concentrations. Our results show that the surface chlorophyll concentrations in the Northern Mozambique Channel are strongly modulated by the temporal variability of the mixed layer depth. The winter chlorophyll maxima at the surface is because of the increased deepening of mixed layer as a consequence of strong wind stress and heat loss in the surface ocean. The low chlorophyll concentrations at the surface during summer is due to shallower mixed layer which results from strong solar heating and relatively weak wind stress. The model also indicate that vertical velocity associated with wind stress is responsible for the intense magnitude of surface chlorophyll, while the heat fluxes control the timing of the winter bloom. We also analyzed the primary production in the whole channel where new primary production during the winter, contributing with about half of the primary production (f -ratio 0.5). Wind stress seems to have a major influence on the new production during winter in the northern part when compared to central and southern parts of the channel. Conversely, net heat flux appear seems to stimulate the new production in center and south where heat loss is larger, allowing entrainment of nutrients. The use of synoptic forcing in the model show that the primary production increase in about 70%, when compared with the production rate from the model simulated by monthly wind data. The daily wind experiment have greater influence on primary production in the oligotrophic ocean. This increase in primary production in daily is due to enhanced vertical mixing as a result of intensification of the mean currents.