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Publication
Two weeks of vertical profiles on the inner shelf of the northern margin of the Gulf of Cadiz: what do they say about the ecosystem?
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Abstract(s)
The inner continental shelf is a favourable environment for primary productivity due to its shallow water column, light and nutrient availability. Its environment is both ecologically and commercially important as it is suitable not only for photosynthetic primary producers but also for aquacultures, yet seldom studies are focused on the complex inner shelf dynamics. This study proposed an insight into the relationship between physical forcings occurring at the inner shelf and the base of its ecosystem, phytoplankton The study site was at an artificial reef at the inner shelf of the Northern Margin of the Gulf of Cadiz, South Portugal, during 12 consecutive days in the spring 2022. Multiple datasets were used for comparing changes in wind, currents, and water properties. High resolution vertical profiles (2Hz, ~120 profiles/hour) were recorded from an automated wave-powered profiler (Wirewalker) deployed at the reef, monitoring physicochemical (temperature, salinity, turbidity, dissolved oxygen) and biological properties (chlorophyll-a, Chl-a) of the shallow water column (< 15 m). The set of in-situ data was analysed along with sea surface temperature and Chl-a satellite imagery, wind (ERA5 Reanalysis), and current (Acoustic Doppler Current Profiler).
O fitoplâncton está na base dos ecossistemas marinhos, transferindo energia para níveis tróficos superiores, até às populações de peixes e mamíferos marinhos. Compreender a flutuação da sua densidade é uma informação fundamental para a gestão das pescas, a aquacultura e a gestão costeira, assim como a previsão de potenciais florescências de algas nocivas. Presentes em todos os tipos de ambientes marinhos, desde o oceano aberto até às águas costeiras pouco profundas da plataforma continental interna, a distribuição temporal e especial destes organismos unicelulares é sensível às alterações oceanográficas, tais como os ventos, as correntes oceânicas, a estratificação térmica da água, a ressurgência, a turbulência e as concentrações de nutrientes inorgânicos. Em ambientes tão dinâmicos como a plataforma interna, a interação destas forças altera-se rápida e drasticamente. O ambiente associado a uma elevada disponibilidade de nutrientes provenientes da costa, com penetração da luz em toda a coluna de água até ao fundo marinho e condições de turbulência baixa longe da rebentação das ondas é favorável ao desenvolvimento do fitoplâncton. Esta tese teve como objetivo analisar um conjunto de alta resolução de dados físicos, químicos e biológicos adquiridos durante quase duas semanas, registados in-situ num recife artificial na plataforma interna da Margem Norte do Golfo de Cádis (NMGoC). O conjunto de dados excecionalmente finito permitiu a observação das variações da biomassa fitoplanctónica, através da concentração de clorofila-a (Chl-a) usada como proxy, durante eventos oceanográficos de relaxamento da afloramento costeiro, afloramento costeiro e inversão da corrente. Os dados foram registados por um perfilador vertical automático fundeado no recife artificial de Cacela Velha, a ~7 milhas náuticas da costa, a oeste da foz do rio Guadiana. Durante 12 dias em abril de 2022, foram registados a cada hora ~120 perfis verticais da coluna de água pouco profunda (> 15 m). Durante este período de primavera, as imagens de satélite da temperatura da superfície do mar (L2 Aqua Modis e VIIRS-SNPP) e da clorofila-a (L3 VIIRS-SNPP) permitiram detetar, respetivamente, águas quentes e elevada concentração de clorofila-a e águas frias com menor biomassa de fitoplâncton ao longo da NMGoC. Para associar as características oceanográficas aos dados adquiridos pelo do perfilador, foi recolhido in-situ um conjunto de dados de medições de correntes com um perfilador acústico de correntes Doppler (ADCP) a cerca de 24 km a oeste do recife artificial na plataforma interna. Para medir a influência dos ventos locais na variável concentração de fitoplâncton, foram recolhidos registos de vento do conjunto de dados da reanálise ERA5 "ERA5 hourly data on pressure levels from 1940 to present", uma base de dados do Copernicus que combina a reanálise de medições e modelos in-situ, melhorada pela assimilação de dados. Dada a natureza dos conjuntos de dados, observou-se uma distribuição não-Gaussiana e os diferentes parâmetros foram correlacionados utilizando o teste de correlação de Spearman.
O fitoplâncton está na base dos ecossistemas marinhos, transferindo energia para níveis tróficos superiores, até às populações de peixes e mamíferos marinhos. Compreender a flutuação da sua densidade é uma informação fundamental para a gestão das pescas, a aquacultura e a gestão costeira, assim como a previsão de potenciais florescências de algas nocivas. Presentes em todos os tipos de ambientes marinhos, desde o oceano aberto até às águas costeiras pouco profundas da plataforma continental interna, a distribuição temporal e especial destes organismos unicelulares é sensível às alterações oceanográficas, tais como os ventos, as correntes oceânicas, a estratificação térmica da água, a ressurgência, a turbulência e as concentrações de nutrientes inorgânicos. Em ambientes tão dinâmicos como a plataforma interna, a interação destas forças altera-se rápida e drasticamente. O ambiente associado a uma elevada disponibilidade de nutrientes provenientes da costa, com penetração da luz em toda a coluna de água até ao fundo marinho e condições de turbulência baixa longe da rebentação das ondas é favorável ao desenvolvimento do fitoplâncton. Esta tese teve como objetivo analisar um conjunto de alta resolução de dados físicos, químicos e biológicos adquiridos durante quase duas semanas, registados in-situ num recife artificial na plataforma interna da Margem Norte do Golfo de Cádis (NMGoC). O conjunto de dados excecionalmente finito permitiu a observação das variações da biomassa fitoplanctónica, através da concentração de clorofila-a (Chl-a) usada como proxy, durante eventos oceanográficos de relaxamento da afloramento costeiro, afloramento costeiro e inversão da corrente. Os dados foram registados por um perfilador vertical automático fundeado no recife artificial de Cacela Velha, a ~7 milhas náuticas da costa, a oeste da foz do rio Guadiana. Durante 12 dias em abril de 2022, foram registados a cada hora ~120 perfis verticais da coluna de água pouco profunda (> 15 m). Durante este período de primavera, as imagens de satélite da temperatura da superfície do mar (L2 Aqua Modis e VIIRS-SNPP) e da clorofila-a (L3 VIIRS-SNPP) permitiram detetar, respetivamente, águas quentes e elevada concentração de clorofila-a e águas frias com menor biomassa de fitoplâncton ao longo da NMGoC. Para associar as características oceanográficas aos dados adquiridos pelo do perfilador, foi recolhido in-situ um conjunto de dados de medições de correntes com um perfilador acústico de correntes Doppler (ADCP) a cerca de 24 km a oeste do recife artificial na plataforma interna. Para medir a influência dos ventos locais na variável concentração de fitoplâncton, foram recolhidos registos de vento do conjunto de dados da reanálise ERA5 "ERA5 hourly data on pressure levels from 1940 to present", uma base de dados do Copernicus que combina a reanálise de medições e modelos in-situ, melhorada pela assimilação de dados. Dada a natureza dos conjuntos de dados, observou-se uma distribuição não-Gaussiana e os diferentes parâmetros foram correlacionados utilizando o teste de correlação de Spearman.
Description
Keywords
Inner shelf Phytoplankton variability Coast counter current Coastal upwelling Current inversion