Spatial patterns of soil attributes and components in a mangrove system in Southeast Brazil (Sao Paulo)

Purpose Among environmental factors governing innumerous processes that are active in estuarine environments, those of edaphic character have received special attention in recent studies. With the objectives of determining the spatial patterns of soil attributes and components across different mangrove forest landscapes and obtaining additional information on the cause-effect relationships between these variables and position within the estuary, we analyzed several soil attributes in 31 mangrove soil profiles from the state of So Paulo (Guaruja, Brazil). Materials and methods Soil samples were collected at low tide along two transects within the CrumahA(0) mangrove forest. Samples were analyzed to determine pH, Eh, salinity, and the percentages of sand, silt, clay, total organic carbon (TOC), and total S. Mineralogy of the clay fraction (< 2 mm) was also studied by X-ray diffraction analysis, and partitioning of solid-phase Fe was performed by sequential extraction. Results and discussion The results obtained indicate important differences in soil composition at different depths and landscape positions, causing variations in physicochemical parameters, clay mineralogy, TOC contents, and iron geochemistry. The results also indicate that physicochemical conditions may vary in terms of different local microtopographies. Soil salinity was determined by relative position in relation to flood tide and transition areas with highlands. The proportions of TOC and total S are conditioned by the sedimentation of organic matter derived from vegetation and by the prevailing redox conditions, which clearly favored intense sulfate reduction in the soils (similar to 80% of the total Fe is Fe-pyrite). Particle-size distribution is conditioned by erosive/deposition processes (present and past) and probably by the positioning of ancient and reworked sandy ridges. The existing physicochemical conditions appear to contribute to the synthesis (smectite) and transformation (kaolinite) of clay minerals. Conclusions The results demonstrate that the position of soils in the estuary greatly affects soil attributes. Differences occur even at small scales (meters), indicating that both edaphic (soil classification, soil mineralogy, and soil genesis) and environmental (contamination and carbon stock) studies should take such variability into account.

Salt marsh morphodynamics: An investigation of tidal flows and marsh channel equilibrium

Although numerous field studies have evaluated flow and transport processes in salt marsh channels, the overall role of channels in delivering and removing material from salt marsh platforms is still poorly characterised. In this paper, we consider this issue based on a numerical hydrodynamic model for a prototype marsh system and on a field survey of the cross-sectional geometry of a marsh channel network. Results of the numerical simulations indicate that the channel transfers approximately three times the volume of water that would be estimated from mass balance considerations alone. Marsh platform roughness exerts a significant influence on the partitioning of discharge between the channel and the marsh platform edge, alters flow patterns on the marsh platform due to its effects on channel-to-platform transfer and also controls the timing of peak discharge relative to marsh-edge overtopping. Although peak channel discharges and velocities are associated with the flood tide and marsh inundation, a larger volume of water is transferred by the channel during ebb flows, a portion of which transfer takes place after the tidal height is below the marsh platform. Detailed surveys of the marsh channels crossing a series of transects at Upper Stiffkey Marsh, north Norfolk, England, show that the total channel cross-sectional area increases linearly with catchment area in the inner part of the marsh, which is consistent with the increase in shoreward tidal prism removed by the channels. Toward the marsh edge, however, a deficit in the total cross-sectional area develops, suggesting that discharge partitioning between the marsh channels and the marsh platform edge may also be expressed in the morphology of marsh channel systems.

Remote sensing of intertidal morphological change in Morecambe Bay, U.K., between 1991 and 2007

Tidal Flats are important examples of extensive areas of natural environment that remain relatively unaffected by man. Monitoring of tidal flats is required for a variety of purposes. Remote sensing has become an established technique for the measurement of topography over tidal flats. A further requirement is to measure topographic changes in order to measure sediment budgets. To date there have been few attempts to make quantitative estimates of morphological change over tidal flat areas. This paper illustrates the use of remote sensing to measure quantitative and qualitative changes in the tidal flats of Morecambe Bay during the relatively long period 1991–2007. An understanding of the patterns of sediment transport within the Bay is of considerable interest for coastal management and defence purposes. Tidal asymmetry is considered to be the dominant cause of morphological change in the Bay, with the higher currents associated with the flood tide being the main agency moulding the channel system. Quantitative changes were measured by comparing a Digital Elevation Model (DEM) of the intertidal zone formed using the waterline technique applied to satellite Synthetic Aperture Radar (SAR) images from 1991–1994, to a second DEM constructed from airborne laser altimetry data acquired in 2005. Qualitative changes were studied using additional SAR images acquired since 2003. A significant movement of sediment from below Mean Sea Level (MSL) to above MSL was detected by comparing the two Digital Elevation Models, though the proportion of this change that could be ascribed to seasonal effects was not clear. Between 1991 and 2004 there was a migration of the Ulverston channel of the river Leven north-east by about 5 km, followed by the development of a straighter channel to the west, leaving the previous channel decoupled from the river. This is thought to be due to independent tidal and fluvial forcing mechanisms acting on the channel. The results demonstrate the effectiveness of remote sensing for measurement of long-term morphological change in tidal flat areas. An alternative use of waterlines as partial bathymetry for assimilation into a morphodynamic model of the coastal zone is also discussed.

Efeito da salinidade e do esgoto orgânico sobre a comunidade zooplanctônica, com ênfase nos copépodes, do estuário do rio Itanhaém, Estado de São Paulo

The objective of this work is to analyze the effects of salinity and wastewater on the zooplankton community of the Itanhaém river estuary, São Paulo state. Samples of zooplankton as well as physical and chemical variables of water were collected in four sites, located between the coastal line and the superior part of the estuary, including a secondary channel where wastewater is thrown without previous treatment. The samples were collected in low and high tide in winter and summer. Results showed that the estuary presents a temporal and spatial variation of physical and chemical characteristics, especially salinity, in function of the tide and seasonal variation of rain. The high values of salinity occurred in winter and high tide. Zooplankton community was adapted to the dynamic of salinity, and marine and estuarine species occurred in the low part of the estuary in winter. Although the Itanhaém river estuary has the same temporal and spatial dynamic of other estuaries, the values of salinity are low when compared with others located in the southern coast of São Paulo. Consequently, mainly oligohaline and fresh water species constitute the zooplankton community. These characteristics are due to the great drainage area of the Itanhaém river basin. The waste water modified physical and chemical characteristics of water that now presents higher concentrations of nutrients, higher values of suspended matter and lower concentrations of oxygen. It was observed a positive relation between the density of nauplii of copepods and organic pollution in this estuary.

Dinâmica da comunidade microfitoplanctônica relacionada com os parâmetros físico-químicos do estuário do rio Guajará-Mirim (Vigia - PA)

Estuários são ambientes ricos em nutrientes, favorecendo a reprodução e desenvolvimento de diversas espécies. Nestes, o fitoplâncton representa uma considerável parcela da produção primária e, em conjunto com outros fatores, regula os níveis de produtividade biológica. Este estudo teve o objetivo de conhecer a dinâmica do microfitoplâncton e sua correlação com os fatores ambientais no estuário do rio Guajará-mirim, na cidade de Vigia- PA, que é um importante pólo pesqueiro do estado do Pará. Foram realizadas coletas bimestrais de fitoplâncton e parâmetros físico-químicos em quatro estações de coleta ao longo do estuário, durante os períodos de maré vazante e enchente. Foram determinadas a composição específica e densidade do microfitoplâncton (org.L-1) e realizadas análises de frequência de ocorrência, diversidade e equitabilidade, agrupamento e componentes principais (ACP). Sazonalmente, nota-se, principalmente durante a maré vazante, uma considerável variação dos parâmetros físico-químicos que está fortemente relacionada ao ciclo hidrológico da região. Foram registrados 78 táxons pertencentes às Divisões Bacillariophyta (65), Chlorophyta (6), Cyanophyta (3), Dinophyta (3), e Ochrophyta (1). A divisão Bacillariophyta foi predominante em numero de espécies, frequência de ocorrência e densidade (99,89%). A densidade média mensal do microfitoplâncton variou de 9.999 (julho) a 535.411 org. L-1 (janeiro). Durante o mês de janeiro ocorreu uma floração de Skeletonema costatum (máx = 1.996.613 org. L-1). A comunidade microfitoplanctônica caracterizou-se como de diversidade média (média geral anual = 2,40). A variação sazonal dos parâmetros físico-químicos e da densidade das espécies foi o fator preponderante no agrupamento de amostras, tendo se formado dois grandes grupos, o primeiro composto por amostras do período chuvoso e o segundo grupo composto por amostras do período de estiagem. A análise de componentes principais mostrou que, apesar de os parâmetros físico-químicos apresentarem baixa variabilidade espacial e sazonal, a variação do índice de pluviosidade, do teor de sólidos totais dissolvidos e da salinidade foi determinante na variação da densidade de grande parte das espécies e também favoreceu um leve aumento da diversidade no período de estiagem.

Variação espaço-temporal do zooplâncton no estuário do rio Quatipuru-Pará

A partir da hipótese de que a salinidade influencia fortemente a comunidade zooplanctônica, o objetivo deste trabalho é analisar a influência deste fator sobre essa comunidade no estuário do rio Quatipuru, Estado do Pará. Foram realizadas amostragens zooplanctônicas e de variáveis físicas e químicas da água ao longo do estuário, contemplando diferentes faixas de salinidade. As coletas foram realizadas em marés vazantes e enchentes. Os resultados mostraram que este estuário possui uma variação temporal de características física, química e biológica. A salinidade, em especial, sofreu variações decorrentes das mudanças de marés, bem como da variação sazonal da pluviosidade. A salinidade variou de 1,4 a 33,5 ups no período seco e de 0 a 17,9 ups no período chuvoso. Esta amplitude de salinidade possibilitou determinar para área diferentes condições hidrológicas (limnética, oligohalina, meso-polihalina e euhalina). Foram identificados 48 taxa, destacando os Copepoda como o grupo mais importante em termos quali-quantitativos, sendo adultos de Parvocalanus crassirostris, Pseudodiaptomus richardi, Acartia tonsa, Acartia lilljeborgi, Paracalanus quasimodo, Euterpina acutifrons e copepoditos os principais responsáveis pela sua dominância. Mollusca foi o segundo grupo dominante, onde véligeres de gastrópodes representaram 95% do total. A densidade total do zooplancton variou entre 993, 9 e 13254,7 Ind. m^-3 no verão e entre 944, 3 e 35908,8 Ind. m^-3 no inverno. As maiores abundância em maio e novembro foram em ocasião de maré vazante e enchente, respectivamente. Os baixos valores de diversidade e equitabilidade encontrados na faixa zero na condição de enchente mostram o predomínio de determinado grupo sobre os demais (larvas de Gastropoda). A maior diversidade e uniformidade da comunidade zooplanctônica ocorreram no verão. A comunidade zooplanctônica respondeu as variações de salinidade com espécies adaptadas aos maiores valores de salinidade na porção inferior do estuário, no verão, assim como espécies adaptadas as condições de mixohalinização na porção mais a montante, em maio. A maior abundância de copepoditos esteve associada negativamente com a salinidade, demonstrando que as espécies que estão recrutando os copepoditos são mais estuarinas verdadeiras do que costeiras. As análises de agrupamento e de componentes principais revelou grupos definidos, distribuídos em diferentes faixas de salinidade, este parâmetro sozinho explicou 56% (p=0,028) da variação da fauna no estuário do rio Quatipuru. A distribuição dos organismos, de uma maneira geral, esteve de acordo com a hipótese de que a salinidade influencia fortemente a comunidade zooplanctônica no sistema estuarino de Quatipuru - Pará.

Morfodinâmica costeira e o uso da orla oceânica de Salinópolis (Nordeste do Pará)

Os aspectos morfodinâmicos relacionados à erosão ou acresção da linha de costa são alguns dos assuntos analisados na gestão das zonas costeiras que vêem sendo tratada em todo mundo no sentido de monitorar e proteger essas zonas. Esta tese objetiva analisar o comportamento da morfodinâmica costeira de Salinópolis, relacionando-o ao uso da orla oceânica. A área de estudo foi compartimentada em três setores: Oeste (praias da Corvina e do Maçarico), Central (praia do Farol Velho) e Leste (praia do Atalaia). A metodologia consistiu na: (a) aquisição e tratamento de imagens multitemporais (1988-2001-2013) do satélite Landsat 5 TM, 7 ETM e 8 OLI; (b) aplicação de entrevistas/questionários com banhistas, (c) aquisição de dados de campo durante as estações chuvosa (26, 27, 28/04/2013) e menos chuvosa (04, 05, 06/10/2013); e (d) análise laboratorial para o tratamento dos dados adquiridos em campo (topografia das praias estudadas, amostragem de sedimentos superficiais das mesmas e com o uso de armadilhas, e medições oceanográficas de ondas, marés, correntes e turbidez). Foram feitas as representações gráficas dos perfis topográficos das praias, calculados os parâmetros estatísticos granulométricos de Folk & Ward (1957), as taxas do transporte sedimentar nas praias e os parâmetros morfométricos de Short & Hesp (1982), estes últimos foram calculados com o intuito de relacioná-los aos estados morfodinâmicos de praias propostos por Wright & Short (1984) e Masselink & Short (1993). Para a classificação da costa oceânica de Salinópolis em termos de uso e ocupação foi utilizado o decreto nº 5.300 de 7 de dezembro de 2004. A partir das pesquisas sobre a urbanização na costa e das obras situadas nos ambientes costeiros foi utilizada uma matriz proposta por Farinaccio & Tessler (2010) que lista uma série de impactos ambientais, e o quadro de geoindicadores do comportamento da linha de costa proposto por Bush et al. (1999), para a identificação de locais com vulnerabilidade à erosão ou acresção. Para as condições oceanográficas em cada praia e periculosidade ao banho nas mesmas, foram integralizados os dados de ondas, de correntes, de morfodinâmica praial e questionários aplicados com banhistas. Atualmente, a orla oceânica de Salinópolis possui diferentes características quanto à utilização e conservação, abrangendo desde a tipologia de orlas naturais (Classe A) até orlas com urbanização consolidada (Classe C). A primeira ocorre nos extremos da área de estudo e, a segunda, na região da sede municipal. Quatro tipos de praias foram identificados segundo a exposição marítima e o grau das condições oceanográficas: tipo 1 (Maçarico), tipo 2 (Corvina), tipo 3 (Farol Velho) e tipo 4 (Atalaia). O trecho de costa com maiores impactos ambientais e com elevada erosão costeira localiza-se na praia do Farol Velho. O grau de periculosidade ao banho foi de 4 (praia do Maçarico) a 7 (praia do Atalaia) – médio a alto grau de risco. As praias de Salinópolis apresentam declives suaves (< 1,5°), grandes variações na linha de costa entre as estações do ano (9,6 a 88, 4 m) e volume sedimentar variável dependendo do grau de exposição das praias ao oceano aberto. Predominou o estado morfodinâmico dissipativo (Ω>5,5) para estas praias, mas com ocorrência do estado de banco e calha longitudinais (4,7<Ω<5,5) no setor oeste. As macromarés na área de estudo apresentaram altura máxima de 5,3 m (Setor Central, durante a estação menos chuvosa) e mínima de 4 m no mesmo setor, durante a estação chuvosa. As correntes longitudinais foram mais intensas no setor leste (>0,45 m/s) durante as duas estaçoes do ano. As alturas de ondas foram também maiores no setor leste (máximo de 1,05 m durante a maré enchente na estação menos chuvosa) e os períodos de ondas foram mais curtos (<4,5 s) no setor oeste. A média granulométrica obtida dos sedimentos coletados na face praial apresentou escala mais freqüente entre 2,6 a 2,8 phi, indicando a predominância de areia fina. O grau de seleção predominante dos sedimentos foi de 0,2 a 0,5 phi (muito bem selecionados e bem selecionados), e da assimetria foi de positiva (0,10 a 0,30) e de aproximadamente simétrica (-0,10 a 0,10). O grau de curtose variou desde muito platicúrtica (<0,67) a muito leptocúrtica (1,50 a 3,00). Foram observados eventos de acresção sedimentar da estação chuvosa a menos chuvosa. De 22/07/1988 a 28/08/2013 (25 anos) também houve predomínio de acresção, onde o avanço médio linear da linha de costa foi de 190,26 m. O recuo médio linear obtido para toda área de estudo foi de -42,25 m. Áreas com maior erosão são pontuais: divisas das praias da Corvina e Maçarico, e Farol Velho e Atalaia. Os traps portáteis indicaram uma maior quantidade de sedimentos transportados longitudinalmente na estação menos chuvosa (Mín. 280 g/m³: enchente, setor oeste; Máx. 1098 g/m³: vazante, setor leste). Nos traps de espraiamento, o balanço entre a quantidade de sedimentos entrando e saindo nas praias foi menor no setor central (Mín. 80 g/m³: vazante, estação menos chuvosa; Máx. 690 g/m³: enchente, estação menos chuvosa). A circulação costeira sedimentar é proveniente, principalmente, do efeito das marés, com direção governada pela enchente e vazante dos rios que atravessam a costa. Os dados indicam o transporte longitudinal de sedimentos da ilha de Atalaia e rio Sampaio para o setor oeste e as margens das faixas praiais.

Avaliação experimental de métodos de armadilhas de sedimentos para determinação do transporte costeiro da praia da Romana, ilha dos Guarás (nordeste do Pará)

A Praia da Romana é governada por ondas, com altura média de 1,5 m, ventos (média de 4,6 m/s) predominantemente de NE e regime de meso-macromarés semidiurnas (altura de 4,3 m - março/2010; 3,4 m - agosto/2010). A metodologia consistiu em coletas de sedimentos com armadilhas e medições de intensidade de correntes longitudinais e ventos locais em janeiro, março e agosto de 2010. Nas armadilhas eólicas, o peso acumulado de sedimentos foi muito baixo, variando de 0,02 g a 0,8 g (máximo ocorrido em agosto no setor leste, assim como a velocidade dos ventos: 6,7 m/s). Nos traps portáteis, o peso mínimo ocorreu em março (setor leste, maré vazante: 0,74 g/ h/m³), e o máximo em janeiro (setor central, maré enchente: 139 g/h/m³). A intensidade das correntes longitudinais variou de 0,20 m/s (maré vazante) a 1,41 m/s (maré enchente). Concluiu-se que a maior forçante do transporte de sedimentos na praia é a corrente de maré enchente, que intensifica as correntes longitudinais do setor leste ao oeste. Secundariamente, os ventos de NE que minimizam a perda de sedimentos na praia, especialmente nos setores central e leste. Posteriormente as ondas, mantendo o sentido do transporte (E-W) devido suas incidências na costa com direção NE.

Comparative analysis of rating curve and ADP estimates of instantaneous water discharge through estuaries in two contrasting Brazilian rivers

This work quantifies, using ADP and rating curve techniques, the instantaneous outflows at estuarine interfaces: higher to middle estuary and middle to lower estuary, in two medium-sized watersheds (72 000 and 66 000 km(2) of area, respectively), the Jaguaribe and Contas Rivers located in the northeastern (semi-arid) and eastern (tropical humid) Brazilian coasts, respectively. Results from ADP showed that the net water balances show the Contas River as a net water exporter, whereas the Jaguaribe River Estuary is a net water importer. At the Jaguaribe Estuary, water retention during flood tide contributes to 58% of the total volume transferred during the ebb tide from the middle to lower estuary. However, 42% of the total water volume (452 m(3) s(-1)) that entered during flood tide is retained in the middle estuary. In the Contas River, 90% of the total water is retained during the flood tide contributing to the volume transported in the ebb tide from the middle to the lower estuary. Outflows obtained with the rating curve method for the Contas and Jaguaribe Rivers were uniform through time due to river flow normalization by dams in both basins. Estimated outflows with this method are about 65% (Contas) and 95% (Jaguaribe) lower compared to outflows obtained with ADP. This suggests that the outflows obtained with the rating curve method underestimate the net water balance in both systems, particularly in the Jaguaribe River under a semi-arid climate. This underestimation is somewhat decreased due to wetter conditions in the Contas River basin. Copyright. (C) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

Tidally Driven Exchange in an Archipelago Strait: Biological and Optical Responses

Measurements in San Bernardino Strait, one of two major connections between the Pacific Ocean and the interior waters of the Philippine Archipelago, captured 2-3 m s(-1) tidal currents that drove vertical mixing and net landward transport. A TRIAXUS towed profiling vehicle equipped with physical and optical sensors was used to repeatedly map subregions within the strait, employing survey patterns designed to resolve tidal variability of physical and optical properties. Strong flow over the sill between Luzon and Capul islands resulted in upward transport and mixing of deeper high-salinity, low-oxygen, high-particle-and-nutrient-concentration water into the upper water column, landward of the sill. During the high-velocity ebb flow, topography influences the vertical distribution of water, but without the diapycnal mixing observed during flood tide. The surveys captured a net landward flux of water through the narrowest part of the strait. The tidally varying velocities contribute to strong vertical transport and diapycnal mixing of the deeper water into the upper layer, contributing to the observed higher phytoplankton biomass within the interior of the strait.