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Protocolos Técnicos MAArE
Subárea – Coleta e análise de dados pelo CTD, Fluorescência e Oxigênio
Dissolvido
Equipe: Dra Melissa Carvalho (pesquisadora), Lucas Segismundo Molessani (bolsista IC), Camila S. S. Obata (Ad hoc), Caio Barbosa Fest (bolsista IC)
Nome Data Item
Lucas S. Molessani 30/06/2016 Atualização de membros da equipe; Atualização de mapa da rede de estações;
1 Apresentação da subárea 1.1 Apresentação
O conhecimento dos fenômenos oceanográficos e da variabilidade espacial e sazonal das condições oceanográficas é imprescindível para o melhor entendimento dos processos que regulam a dinâmica dos fluxos de energia e massa nos ecossistemas marinhos. Estudos relacionados aos processos oceanográficos que ocorrem sobre a plataforma continental de Santa Catarina são escassos. Assim, através da coleta e análise de dados coletados pelo CTD e sensores de fluorescência e oxigênio dissolvido, pretende-se monitorar a variabilidade de algumas propriedades físicas, químicas e biológicas das massas d’água da região da REBIO Arvoredo e entorno, especificamente: salinidade, temperatura, densidade, fluorescência da clorofila-a e oxigênio dissolvido, que juntamente com o monitoramento das propriedades químicas e biológicas pelas demais sub-áreas, irá gerar informações relevantes para um melhor entendimento do funcionamento dos ecossistemas da região de estudo. Esse monitoramento é particularmente importante no que diz respeito aos processos de mudanças climáticas, já que estes tendem a favorecer a tropicalização da região biogeográfica quente temperada, alterando a biodiversidade e a ecofisiologia dos organismos típicos desta região e favorecendo a manutenção de espécies exóticas tropicais. Monitorar as massas de água ao longo de todo o ano é a ferramenta indicada para compreender a dinâmica oceanográfica local e avaliar possíveis alterações na estrutura das comunidades diante das mudanças ambientais, a médio e longo prazo.
1.2 Objetivos específicos da Subárea
- Identificar as diferentes massas d’água que atuam na região do entorno da REBIO do Arvoredo em cada época, através do monitoramento dos parâmetros: temperatura, salinidade, densidade, fluorescência e oxigênio dissolvido (OD).
1.3 Localização da área de estudo/estações amostrais
No litoral de Santa Catarina, a Reserva Biológica Marinha do Arvoredo destaca-se por ser a única REBIO marinha brasileira, além do Atol das Rocas. A REBIO do Arvoredo foi criada em março de 1990, pelo Decreto Federal de No. 99.142/90. Localizada a 11 km da costa, entre 27°11’ – 27°16’
Página 2 de 5 S e 48°19’ – 48°24’ W, a Reserva cobre uma área de 17.800 ha que inclui as Ilhas das Galés, Arvoredo e Deserta, além do Calhau de São Pedro (Figura 1).
Figura 1: Rede de estações de coleta completas, na região da REBIO do Arvoredo e entorno, onde serão feitas amostragens sazonalmente.
2 Organização Pré-Operacional 2.1 Treinamento de equipe
A equipe que irá operar o CTD e sensores de fluorescência e OD será previamente treinada para realizar as seguintes operações:
- configurar os instrumentos e notebook para a aquisição de dados;
- montar o equipamento na gaiola de proteção e no cabo do guincho da embarcação; - adquirir dados em perfis verticais em cada estação;
- descarregar os dados obtidos em computador; - processar dados obtidos.
Página 3 de 5 - um bolsista contratado CLT e um bolsista de IC do LAHIMAR;
- pesquisadora Dra. Melissa Carvalho, dois bolsistas de IC;
- pesquisadora Dra. Andrea Freire e bolsista contratado CLT, Dr. Charles Gorri.
O treinamento na aquisição e descarregamento de dados in situ será realizado em local seguro, com pouca profundidade e com parâmetros no mesmo range para o qual os sensores foram previamente calibrados pelo fabricante.
3 Logística de Operação 3.1. Descrição dos instrumentos:
- CTD: SeaCATplus Version 2 Profiler Pumped Conductivity, Temperature, Depth Recorder; - Sensor de Oxigênio Dissolvido: SBE 43 Dissolved Oxygen Sensor
- Fluorímetro: WET Labs ECO-FLrt Chlorophyll Fluorometer
- Armazenamento e integração de dados: ECO & CTD integration for CTD.
3.2. Configuração e calibração dos sensores
CTD: configurado para adquirir medidas de condutividade, profundidade e temperatura, de forma contínua, com frequência de amostragem a ser definida na etapa de treinamento.
Fluorímetro: está configurado para adquirir medidas de concentração de clorofila-a entre 0 e 30 μg/l, de forma contínua, com frequência de amostragem a ser definida na etapa de treinamento. Sensor de OD: será configurado para adquirir medidas de forma contínua, com frequência de amostragem a ser definida na etapa de treinamento.
Após o primeiro ano de uso, os sensores deverão ser encaminhados ao fabricante para calibração, de forma a se estabelecer a taxa de deriva do sensor para o ambiente específico, e de acordo com a taxa de deriva será estabelecida a frequência de calibrações futuras para manter a precisão dos dados dentro de sua faixa requerida.
3.2. Instalação de softwares de análise: ODV e Matlab
Os dados do CTD, fluorímetro e sensor de OD, coletados nas campanhas de verão e inverno, serão analisados utilizado um computador (Desktop com sistema operacional Linux, memória RAM: 2 GB ou mais, espaço em disco para as instalações: 10 GB, display de no mínimo 256 cores) do Laboratório de Crustáceos e Plâncton do Depto. De Ecologia e Zoologia da UFSC (LCP/CCB/UFSC), de responsabilidade da Profa. Dra. Andrea Santarosa Freire, no qual serão instalados os seguintes programas para análise dos dados:
MATLAB;
Ocean Data View (ODV).
3.3. Aquisição de dados in situ (Medições em perfis)
Nas campanhas sazonais (verão e inverno), serão feitos perfis com CTD, fluorímetro e OD em todas as 22 estações (Figura 1), e em 11 das 22 estações serão também feitos arrastos de rede de
Página 4 de 5 plâncton e coleta de água (denominadas estações completas). Nas campanhas bimestrais serão feitas apenas as perfilagens com CTD/Fluorímetro/OD.
Nas estações completas, a perfilagem com CTD será a primeira operação a ser realizada quando a embarcação chegar na estação, e seguirá a sequência de procedimentos:
- Gaiola com CTD e sensores é presa no cabo do guincho de forma segura;
- Com o guincho, a gaiola com sensores deve descer até a sub-superfície, e ficar imersa por cerca de 3 minutos para estabilizar a temperatura;
- Gaiola deve descer em velocidade constante, que deve ser a mesma em todos os perfis realizados na campanha, respeitando-se as condições do mar. A velocidade será acima de 1 m/s, sendo determinada durante a campanha piloto. Deve-se observar que velocidades muito baixas podem degradar o dado;
- Quando o equipamento for trazido a bordo, os dados do datalogger deverão ser
imediatamente descarregados para visualização dos perfis de
temperatura/salinidade/fluorescência, para planejamento das profundidades das garrafas de coleta de água e profundidade dos arrastos de rede de plâncton.
- Após os dados serem descarregados, os sensores devem ser enxaguados com água doce. - Em planilha de campo são anotadas as informações (Tabela 1) referentes a estação de coleta
e perfis.
Tabela 1 - Planilha de campo, com as informações de localização das estações e características dos perfis de de CTD, Fluorímetro e OD: número da estação, latitude, longitude, data, hora, profundidade local, estado do mar (escala de Beaufort), profundidade da camada de mistura (quando houver), profundidade de máxima fluorescência (quando houver), e outras observações (quando houver).
Estação Latitude Longitude Data Hora Prof.
Local (m) Estado Mar (Beaufort) Prof. Camada Mistura (m) Prof. Máxima Fluor (m) Outras obs
Posteriormente em laboratório as informações deverão ser planilhadas, para compor a planilha de dados dos sensores (CTD, Fluorímetro e OD).
Os dados coletados pelos sensores em todas as estações serão armazenados no datalogger do equipamento até o término da campanha e ser descarregado em laboratório.
As estações devem seguir numeração contínua do início ao término do projeto e o arquivo de dados de cada estação deverá seguir nomenclatura contendo: número da estação, dia/mês/ano
da medição, instrumentos e nome do projeto (p.ex.:
Página 5 de 5 4 Processamento e análise dos dados em laboratório
Os dados brutos, descarregados do datalogger e convertidos para o formato *.asc deverão ser processados no MATLAB, através de rotina desenvolvida para remover ruídos e spikes dos perfis, e obter médias a cada 1 m de profundidade. Para análise deverão ser utilizados os dados obtidos na subida dos instrumentos.
Assim que descarregados do datalogger, no formato *.asc, os dados deverão ser imediatamente distribuídos para as demais equipes do projeto.
Os perfis de cada propriedade, obtidos para todas as estações também deverão ser organizados em planilhas no formato *.txt (Tabela 2), para importação no software ODV e entrada no SGI. No ODV serão construídos gráficos dos perfis das propriedades de cada estação e dos transectos, gráficos de distribuição superficial das propriedades e diagrama T-S (formato *.png).
A planilha *.txt de cada campanha deverá receber nomenclatura específica, informando: mês/ano da campanha, instrumentos e nome do projeto (p.ex. 032014_CTD_FLUOR_OD_Maare.txt). Tabela 2 – Exemplo de planilha *.txt com os dados de localização das estações e das propriedades dos perfis de CTD, fluorímetro e sensor de OD, para importação no software ODV e entrada no SGI:
Estação Latitude Longitude Profundidade local (m)
Profundidade (m)
Temperatura (°C)
Salinidade Densidade Clorofila (mg m-3)
OD
A equipe da pesquisadora Dra. Melissa Carvalho (LCP/UFSC) será responsável pelo processamento dos dados de CTD/Fluor/OD coletados nas campanhas completas, sazonais, enquanto a equipe do Dr. Davide Franco (LAHIMAR/UFSC) será responsável pelo processamento dos dados coletados bimestralmente. Os dados processados, no formato *.txt*, por ambas equipes serão disponibilizados aos demais pesquisadores assim que obtidos.
5 Resultados
Os resultados serão apresentados e disponibilizados nos seguintes formatos:
- Tabela com os valores de profundidade, temperatura, salinidade, densidade, clorofila-a e OD, referente a cada ponto de coleta de água, no formato *.txt, conforme tabela 2;
- Gráficos distribuição espacial da temperatura, salinidade, densidade, clorofila-a e OD, na superfície, meio e fundo, de cada campanha de coleta na área de estudo (formato *.png);
- Gráficos distribuição vertical de temperatura, salinidade, densidade, clorofila-a e OD, de diferentes transectos, de cada campanha de coleta na área de estudo (formato *.png);
- Diagramas de distribuição de temperatura e salinidade (Diagramas T-S), no formato *.png: o para cada campanha;
o final, compreendendo os dados de todas as campanhas;
o sazonais, compreendendo os dados de todas as campanhas de verão e inverno separadamente;
