Resposta da produção biológica frente à dinâmica dos sistemas de ressurgência costeira sobre a Plataforma Continental Brasileira

Abstract

A dinâmica do sistema da Corrente do Brasil (CB) restringe a intrusão da Água Central do Atlântico Sul sobre a plataforma continental a poucas regiões como as zonas de ressurgência de Cabo Frio (CF) e Cabo de Santa Marta (CSM), que são áreas de intensa produção biológica. Para compreender os fatores que controlam a produção biológica e determinam o tempo de residência nestes sistemas, foi implementado um modelo hidrodinâmico regional (ROMS) acoplado a um módulo ecossistêmico do tipo NPZD, e um modelo Lagrangeano de partículas. A partir desse modelo, foi estudada a Produção Primária Líquida (NPP) como função da disponibilidade de nutrientes, taxa de crescimento do fitoplâncton e biomassa fitoplantônica. A distribuição de nutrientes foi o principal modulador dos níveis da NPP nas duas zonas de ressurgência costeira. Os resultados mostraram taxas de NPP superiores em CF, dominadas por nitrato, enquanto que um maior crescimento relativo do tipo de fitoplâncton pequeno em CSM, região a qual apresentou maior limitação de nutrientes. A temperatura se mostrou um importante modulador das taxas de crescimento do fitoplâncton sob regiões não limitadas por luz. Por outro lado, o maior tempo de residência de traçadores biológicos foram observados próximos a zona de ressurgência de CSM, resultando em um melhor desenvolvimento da biomassa de fitoplâncton devido ao maior tempo de assimilação dos nutrientes, promovendo ciclos tróficos mais longos e fornecendo mais nutrientes regenerados para o ambiente. O tempo de residência inferior de CF, associado à menor extensão da plataforma e maior energia cinética turbulenta, favoreceu maior exportação da água costeira para a zona oceânica, com possíveis implicações biogeoquímicas como fluxo de nutrientes para as zonas oligotróficas e bomba de carbono.

The dynamic of Brazil Current (BC) inhibits the intrusion of South Atlantic Central Water onto the continental shelf to a few regions such as Cape Frio (CF) and Santa Marta Cape (SMC) upwelling systems, which are areas of intense biological production. To understand the controlling factors of the biological production and determine the residence time of these systems, a regional hydrodynamic model (ROMS) coupled to an ecosystem module (NPZD), and a Lagrangian particle model was implemented. Based on this model we studied the Net Primary Production (NPP) as a function of nutrient availability, phytoplankton growth rate and phytoplankton biomass. The nutrient distribution was the principal modulator of NPP levels in these two coastal upwelling zones, which resulted in a higher NPP in CF dominated by nitrate, while promoted a greater relative phytoplankton growth of a small phytoplankton type in SMC, under higher nutrient limitation. The temperature was an important modulator of phytoplankton growth rates in regions not limited by light. A longer residence time of organic tracers near SMC upwelling system resulted in higher phytoplankton biomass due to greater assimilation of nutrients, promoting longer trophic cycles and providing more regenerated nutrients to the environment. The lower residence time of CF associated with a lower shelf extension and higher eddy kinetic energy, favoured higher coastal water export to the oceanic zone, with possible implications to biogeochemical cycles as nutrients flow to the oligotrophic areas and carbon pumping.