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1. Identity statement
Reference TypeThesis or Dissertation (Thesis)
Sitemtc-m21d.sid.inpe.br
Holder Codeisadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S
Identifier8JMKD3MGP3W34T/46TE7PP
Repositorysid.inpe.br/mtc-m21d/2022/05.19.22.11   (restricted access)
Last Update2022:08.11.13.59.09 (UTC) pubtc@inpe.br
Metadata Repositorysid.inpe.br/mtc-m21d/2022/05.19.22.11.20
Metadata Last Update2022:08.11.13.59.35 (UTC) pubtc@inpe.br
Secondary KeyINPE-18581-TDI/3221
Citation KeySantos::VaEsTe
TitleVariabilidade espacial e temporal da razão isotópica da precipitação na bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul
Alternate TitleSpatial and temporal variability of the isotopic ratio of precipitation in the Paraíba do Sul river basin
CourseCST-CST-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR
Date2022-05-16
Access Date2022, Aug. 15
Thesis TypeTese (Doutorado em Ciência do Sistema Terrestre)
Secondary TypeTDI
Number of Pages115
Number of Files1
Size3587 KiB
2. Context
AuthorSantos, Cleber Assis dos
CommitteeCardoso, Manoel Ferreira (presidente)
Borma, Laura de Simone (orientadora)
Demetrio, Wilian Carlo
Gastmans, Didier
Santos, Elaine Alves dos
e-Mail Addresscleberassis.ufpa@gmail.com
UniversityInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
CitySão José dos Campos
History (UTC)2022-05-19 22:12:58 :: cleber.santos@inpe.br -> pubtc@inpe.br ::
2022-05-23 11:35:26 :: pubtc@inpe.br -> cleber.santos@inpe.br ::
2022-06-22 19:11:10 :: cleber.santos@inpe.br -> pubtc@inpe.br ::
2022-06-23 16:17:20 :: pubtc@inpe.br -> administrator ::
2022-08-11 13:05:59 :: administrator -> pubtc@inpe.br ::
3. Content and structure
Is the master or a copy?is the master
Content Stagework-in-progress
Transferable1
Keywordsisótopos de água
bacia hidrográfica do Rio Paraíba do Sul
transporte de umidade
HYSPLIT
water isotopes
Paraíba do Sul River basin
moisture transport
HYSPLIT
AbstractAprimorar o conhecimento da movimentação da água dentro do ciclo hidrológico pode auxiliar a humanidade a lidar de forma mais eficiente com esse recurso. Traçadores ambientais como os isótopos estáveis de oxigênio e hidrogênio (δ18O e δ2H), representam ferramentas poderosas, para compreender a movimentação da água no ambiente, podendo auxiliar na gestão e manutenção dos recursos hídricos. Isótopos estáveis têm sido amplamente utilizados para rastrear fontes de vapor de água que promovem a precipitação, entretanto, ainda há diversas lacunas no entendimento dos fatores que controlam sua variabilidade espacial e temporal em diversas partes do mundo. Na América do Sul, particularmente no Brasil, poucas pesquisas caracterizam essa variabilidade, principalmente em regiões de topografia heterogênea. No sudeste brasileiro, a bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul (BHPS) conta com duas das cadeias de montanhas mais elevadas da região, a Serra da Mantiqueira e a Serra do Mar, superiores a 1.000 metros de altitude, que podem potencializar às diferenças espaciais no sinal isotópico da precipitação, além das potenciais variações sazonais associadas às características meteorológicas e as fontes de vapor de água que ocorrem no local. Diante disso, esse trabalho buscou identificar como a razão isotópica da precipitação varia temporalmente e espacialmente ao longo de um transecto que cruza as regiões montanhosas da bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul. Para tanto, o presente trabalho envolveu a coleta e análise dos isótopos estáveis da água de chuva em quatro pontos com altitudes distintas da BHPS, no estado de São Paulo um ponto de coleta localizado no Distrito de São Francisco Xavier, na Serra da Mantiqueira, um ponto localizado em São José dos Campos, dois pontos localizados no Parque Estadual da Serra do Mar, sendo um no Núcleo Santa Virgínia (topo da Serra do Mar) e outro no Núcleo Picinguaba (próximo ao oceano). As amostras de água de chuva foram coletadas ao longo de 3 anos (2019 a 2021) e as respectivas assinaturas isotópicas foram analisadas à luz dos eventos precipitantes atuantes. Para identificar trajetórias de massas de ar que potencialmente contribuíram para os eventos de precipitação, foram utilizadas as trajetórias retrógradas no modelo HYSPLIT. Os resultados mostraram que o sinal isotópico da precipitação foi controlado pelas mudanças sazonais das diferentes fontes de umidade e heterogeneidade topográfica, associada à proximidade do oceano, que por muitas vezes pode ter mascarado alguns efeitos clássicos sobre o sinal isotópico. No período úmido, a composição isotópica da precipitação, referente ao δ18O e δ2H, registrou os valores mais deplecionados, devido o deslocamento do vapor de água da Amazônia, principalmente durante a atuação da ZCAS. No período seco, os valores de foram mais enriquecidos, associado a baixa umidade relativa do ar, principalmente durante a atuação da ASAS. O d-excess apresentou os menores valores no período úmido e maiores valores no período seco variando. Foi encontrado também um efeito de altitude, responsável por controlar espacialmente o sinal isotópico da precipitação, com valores isotopicamente mais (menos) deplecionados nas regiões mais altas (baixas) da bacia. ABSTRACT: Improving knowledge of water movement in the hydrological cycle can help humanity deal more efficiently with this resource. Environmental tracers, such as the stable isotopes of oxygen and hydrogen (δ18O and δ2H), represent powerful tools represent powerful tools to understand the movement of water in the environment, and can also assist in the management and maintenance of water resources. Stable isotopes have been widely used to track sources of water vapor that promote precipitation; however, there are still several gaps to understand the factors that control its spatial and temporal variability in different parts of the world. In South America, particularly in Brazil, few studies characterize this variability, especially in regions with heterogeneous topography. In southeastern Brazil, the Paraíba do Sul River Basin (BHPS) has two of the highest mountain ranges in the region, Serra da Mantiqueira and Serra do Mar, above 1,000 meters of altitude, that can potentiate the spatial differences in the isotopic signal of precipitation, in addition to the potential seasonal variations associated with the meteorological characteristics and the sources of water vapor that occur on site. In view of this, this work sought to identify how the isotopic ratio of precipitation varies temporally and spatially along a transect that crosses the mountainous regions of the Paraíba do Sul River Basin. For this, the research involved the collection and analysis of stable isotopes of rainwater at four points with different altitudes of the BHPS, in the state of São Paulo: a collection point located in the District of São Francisco Xavier, in Serra da Mantiqueira; a point located in São José dos Campos; two points located in Serra do Mar State Park, one at Santa Virgínia Nucleus (at the top of Serra do Mar) and another at Picinguaba Nucleus (near the ocean). Rainwater samples were collected over 3 years (2019 to 2021) and the respective isotopic signatures were analyzed in light of the incident precipitating events. To identify trajectories of air masses that potentially contributed to the precipitation events, retrograde trajectories were used in the HYSPLIT model. The results showed the isotopic signal of precipitation was controlled by the seasonal changes of the different sources of humidity and topographical heterogeneity associated with the proximity of the ocean, that often may have masked some classic effects on the isotopic signal. In the wet period, the isotopic composition of precipitation referring to δ18O and δ2H registered the most depleted values, due to the displacement of water vapor from the Amazon, mainly during the action of the SACZ. In the dry period, the values were more enriched, associated with the low relative humidity of the air, mainly during the action of the ASAS. The d-excess showed the lowest values in the wet period and the highest values in the dry period. An altitude effect was also found, responsible for spatially controlling the isotopic signal of precipitation, with isotopically more (less) depleted values in the higher (lower) regions of the basin.
AreaCST
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