Nutrient budgets (C, N and P) and trophic dynamicsof a Brazilian tropical estuary: Barra das Jangadas

This paper focuses on the nutrient dynamics of a tropical estuary on the northeastern Brazilian coast, studied using the LOICZ biogeochemical budgeting protocol. We describe the methodology and assumptions underlying this model. Input data (monthly for rainfall, evaporation, river discharge, and concentrations of salt, phosphorus and nitrogen) were obtained during field campaigns in the Barra das Jangadas Estuary (BJE) over a 5 years period (1999 to 2003). Mass balance results indicate large inputs of nutrients to the system. The model shows that the seasonal variation of the Net Ecosystem Metabolism (NEM) indicates that the system passes from a stage of organic matter liquid production and mineralization during the dry season (-0.5 mmoles C m-2 d-1) to liquid mineralization during the rainy season (-19 mmoles C m-2 d-1). We suggest that the system varies slightly between autotrophy and heterotrophy during the year due to the rainfall regime, human activities in the basin (density population and sugarcane plantations), and associated DIP riverine loads. High per capita loads of N and P indicate a high population density and high runoff. The application of flux balance modeling was useful to understand the nutrient dynamics of this typical small tropical estuary.

Este trabalho se focalizou na dinâmica de nutrientes de um estuário tropical na costa nordeste brasileira, usando o protocolo LOICZ de balanços biogeoquímicos. Nós descrevemos a metodologia e os pressupostos subjacentes a este modelo. Os dados de entrada (precipitação e evaporação mensal, vazão do rio, e as concentrações de sal, fósforo e nitrogênio) foram obtidos durante as campanhas de campo no estuário de Barra das Jangadas - Brasil durante um período de 5 anos (1999 a 2003). Os resultados indicam grandes entradas de nutrientes ao sistema. O modelo mostrou que a variação sazonal do Metabolismo do Ecosistema (NEM) indica que o sistema passa de uma fase de produção de líquido da matéria orgânica, durante a estação seca (-0,5 mmoles C m-2 d-1) para uma mineralização líquida durante a estação chuvosa (-19 mmol m-2 C d-1). Sugerimos que o sistema varia ligeiramente entre autotrófica e heterotrófica durante o ano, devido ao regime de chuvas, as atividades antrópicas na bacia (densidade populacional e as plantações de cana de açúcar), e as cargas ribeirinhas de DIP associadas. A alta carga de N e P per capita, indica uma alta densidade populacional e um alto runoff. A aplicação da modelagem de balanço de fluxos foi útil para o entendimento da dinâmica de nutrientes em um pequeno estuário tipicamente tropical.

Observações hidrológicas e resultados de modelagem no espalhamento sazonal e espacial da pluma de água Amazônica / Hydrological observations and modeling results of the seasonal and spatial spread of the Amazonian water plume

Neste estudo são apresentadas as análises espaciais e temporais dos dados sinóticos coletados durante quatro campanhas oceanográficas do programa “REVIZEE/SCORE-N” realizadas em março-abril de 1995, outubro-novembro de 1997, abril-maio de 1999 e agosto-setembro de 2001. Em complemento às análises dos dados hidrológicos, foram utilizados resultados do modelo numérico CLIPPER - Experimento ATL6 (1/6 deg.). A ênfase deste artigo é avaliar o deslocamento sazonal e espacial da pluma de água Amazônica nas regiões localizadas à sudoeste, noroeste e em frente à foz do rio Amazonas. Dados hidrológicos e resultados do modelo demonstram que durante os meses de março-maio a pluma do rio Amazonas move-se para sudoeste, ao longo da costa norte brasileiro, tendendo a diminuir o deslocamento da pluma para sudoeste durante os meses de agosto-setembro. De outubro a novembro, não foi observado ou registrado o deslocamento da pluma para sudoeste. Resultados do modelo revelam anéis gerados pela retroflexão da Corrente Norte do Brasil (CNB) em torno de 7º N, e também a influência de água proveniente do rio Amazonas em volta desses anéis durante o mês de agosto.

In this study, we present surface synoptic data collected during four oceanographic cruises undertaken in March-April 1995, October-November 1997, April-May 1999 and August-September 2001 in the Brazilian Program “REVIZEE/SCORE-NO” and a combination of model results (1/6 deg.). The emphasis of this paper is to point out the monthly changes on the spreading of the Amazon plume over the external Amazon shelf area and the eastern region of the Amazon River. Hydrographic data and model results demonstrated that during March-May, the Amazon plume moved southwestward along the northern coast of Brazil, decreasing during August-September; but this was not observed during October-November. Model results revealed ring signatures shedding from the North Brazil Current (NBC). Results also showed that during August the Amazon plume encircling the NBC retroflection was around 7º N.

Nutrient and phytoplankton biomass in the Amazon River shelf waters

The Amazon River estuary is notable at the Amazon Continental Shelf, where the presence of the large amount of water originating from the Amazon during the river's falling discharge period was made evident by the low salinity values and high nutrient levels. Even so, the presence of oceanic waters in the shelf area was significant. Dissolved organic nitrogen was the predominant species of the nitrogen cycle phases, followed by total particulate nitrogen, nitrate, ammonium and nitrite. The chlorophyll a data in the eutrophic area indicated that there is sufficient nitrogen in the area to withstand productivity, though dissolved inorganic nitrogen removal processes are faster than regeneration or mineralization. The anomalous amounts of inorganic dissolved nitrogen showed more removal than addition. The simulations with the bidimensional MAAC-2D model confirmed that high nutrient waters are displaced northwest-ward (two cores at 2.5ºN-50ºW and 4ºN-51ºW) by the stronger NBC during falling river discharge. During high river flow period these nutrient-rich lenses are distributed around 0.5ºN-48.5ºW as well as along the shallow Amazonian shelf (20m-50m depth, 1ºN-3.5ºN), as a result of the spreading of Amazon freshwater outflow.

O estuário do rio Amazonas é notável na Plataforma Continental do Amazonas, onde a presença das águas fluviais foi detectada, mesmo durante o período da diminuição da descarga desse rio, pelos baixos valores de salinidade e altos valores de nutrientes. Contudo, a presença das águas oceânicas também foi marcante. Em relação às fases do ciclo do nitrogênio, o nitrogênio orgânico dissolvido foi a forma predominante, seguido do nitrogênio total particulado, nitrato, amônia e nitrito. Os dados de clorofila a indicaram uma área eutrófica onde há nitrogênio embora os valores da anomalia do nitrogênio inorgânico dissolvido tenham mostrado que ocorre maior remoção do que adição dessa forma nitrogenada na área em estudo. Os resultados das simulações com o modelo bidimensional MAAC-2D confirmaram que as águas ricas em nutrientes são deslocadas para noroeste (dois núcleos em 2,5°N-50°W e 4°N-51°W), pela ação de uma CNB mais forte durante o período de decaimento da vazão dos rios. No período de vazão máxima, estas lentes de águas ricas de nutrientes distribuem-se próximo de 0,5°N-48,5°W, bem como ao longo da plataforma Amazônica rasa (20m-50m profundidade, 1°N-3,5°N), como resultado do espalhamento da água doce de origem continental.