Particle Fluxes and Bulk Geochemical Characterization of the Cabo Frio Upwelling System in Southeastern Brazil: Sediment Trap Experiments between Spring 2010 and Summer 2012

English. Physical and biogeochemical processes in continental shelves act synergistically in both transporting and transforming suspended material, and ocean dynamics control the dispersion of particles by the coastal zone and their subsequent mixing and dilution within the shelf area constrained by oceanic boundary currents, followed by their gradual settling in a complex sedimentary scenario. One of these regions is the Cabo Frio Upwelling System located in a significantly productive area of Southeastern Brazil, under the control of the nutrient-poor western boundary Brazil Current but also with a wind-driven coastal upwelling zone, inducing cold-water intrusions of South Atlantic Central Water on the shelf. To understand these synergic interactions among physical and biogeochemical processes in the Cabo Frio shelf, a series of four experiments with a total of 98 discrete samples using sediment traps was performed from November 2010 to March 2012, located on the 145 m isobath on the edge of the continental shelf. The results showed that lateral transport might be relevant in some cases, especially in deep layers, although no clear seasonal cycle was detected. Two main physical-geochemical coupling scenarios were identified: singular downwelling events that can enhance particles fluxes and are potentially related to the Brazil Current oscillations; and events of significant fluxes related to the intrusion of the 18°C isotherm in the euphotic zone. The particulate matter settling in the Cabo Frio shelf area seems to belong to multiple marine and terrestrial sources, in which both Paraiba do Sul River and Guanabara Bay could be potential land-sources, although the particulate material might subject intense transformation (diagenesis) during its trajectory to the shelf edge.

Portuguese. Processos físicos e biogeoquímicos em plataformas continentais agem sinergicamente, tanto transportando, quanto transformando o material em suspensão, enquanto a dinâmica do oceano controla a dispersão destas partículas pela zona costeira e sua posterior mistura na plataforma continental. O sistema de ressurgência de Cabo Frio, localizado na região Sudeste do Brasil, se caracteriza por ser um região de alta produtividade sob a influência da Corrente do Brasil, uma corrente de contorno oeste oligotrófica, mas também com uma zona de ressurgência costeira induzida pelo vento, o que produz as intrusões das águas frias e ricas em nutrientes da Água Central do Atlântico Sul sob a plataforma. Visando entender as interações sinergéticas entre os processos físicos e biogeoquímicos neste sistema, uma série de quatro experimentos com armadilhas de sedimentos e outros sensores físicos foram fundeados na isóbata de 145 metros, no período entre novembro de 2010 e março de 2012. Um total de 98 amostras discretas foram analisadas. Os resultados mostraram que o transporte lateral pode ser importante em alguns casos, especialmente nas camadas mais profundas. Embora não tenha sido detectado nenhum ciclo sazonal claro, dois cenários de acoplamento físicogeoquímicos foram identificados: eventos de subsidência que produzem um aumento nos fluxos de partículas e são potencialmente relacionados às oscilações da Corrente do Brasil; e eventos de fluxos significativos relacionados com a intrusão da isoterma de 18°C na zona eufótica. As partículas em suspensão na plataforma continental de Cabo Frio representam uma mistura de fontes marinhas e continentais. Tanto o Rio Paraíba do Sul quanto a Baía de Guanabara podem ser potenciais fontes continentais, embora o material particulado possa ainda estar sujeito a intensa transformação (diagênese) durante sua trajetória para a borda da plataforma continental.