Revista do Instituto Geológico
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Editorial
Get PDFClimate Change is one of the priority scientific topics worldwide, considering its impact on the socio-environmental and economic spheres. Due to the relevance of this topic, this section dedicated to "Climate Change: Environmental Impact and Vulnerability Studies" was created in Derbyana, with contributions from specialists in the areas of Climatology, Meteorology, and Hydrology, seeking advances in methodology, as well as in scientific knowledge gaps, among other topics, based on the state of the art. The different contributions constitute an important reference for future research, being able to guide public policies and environmental guidelines at the federal, state, and/or municipal levels. For the organization of this section, we had the collaboration of Prof. Dr. Chou Sin Chan, from the National Institute for Space Research (INPE), a specialist in the field of Meteorology, with emphasis on Atmospheric Modeling, and a member of the Derbyana Advisory Board.As Mudanças Climáticas constituem um dos temas prioritários em nível mundial, considerando seus reflexos nas esferas socioambientais e econômicas. Em função da relevância desse tema, foi idealizada a presente seção temática em Derbyana, dedicada a “Mudanças climáticas: Estudos de impacto e vulnerabilidade ambientais”, com contribuições de especialistas das áreas de Climatologia, Meteorologia e Hidrologia, visando resgatar avanços nas pesquisas em nível metodológico, bem como as lacunas de conhecimento científico, entre outros tópicos, baseados no estado da arte. As diferentes contribuições constituem referência importante para pesquisas futuras, podendo nortear políticas públicas e diretrizes ambientais nas diferentes esferas. Para a organização dessa seção, contamos com a colaboração da Profa. Dra. Chou Sin Chan, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), especialista na área de Meteorologia, com ênfase em Modelagem Atmosférica
Formas de relevo associadas a neotectônica no Planalto de Campos do Jordão, sudeste do Brasil
Get PDFThe Campos do Jordão Plateau, situated in the Serra da Mantiqueira – western flank of the Continental Rift of Southeastern Brazil, presents several morphological features that are indicative of neotectonic activity. This paper presents a morphotectonic map of the southeastern front of the plateau (scale 1:25,000), based on detailed photointerpretation, with structural data obtained during field surveys and also supported by morphometric analysis. The map illustrates morphotectonic features (triangular and trapezoidal facets, rectilinear escarpments, low drainage divides, shutter ridges and drainage captures) and their relationship with brittle structures and lithotypes. Triangular and trapezoidal facets and rectilinear escarpments are commonly associated with normal faults, whereas low divides and shutter ridges are associated with strike-slip ones. The map provides insights into the neotectonic activity and its influence on the landforms in southeast Brazil.O Planalto de Campos do Jordão, situado na Serra da Mantiqueira, flanco oeste do Rift Continental do Sudeste do Brasil, apresenta diversas feições morfológicas indicativas de atividade neotectônica. O artigo apresenta o mapa morfotectônico do frontão sudeste do planalto (escala 1:25.000), baseado em fotointerpretação de detalhe e dados estruturais obtidos em levantamentos de campo, com o auxílio da análise morfométrica. O mapa documenta feições morfotectônicas (facetas triangulares e trapezoidais, escarpas retilíneas, divisores rebaixados, shutter ridges, capturas de drenagem) e suas relações com as estruturas rúpteis e litotipos. Facetas triangulares e trapezoidais e escarpas retilíneas estão comumente associadas a falhas com componente normal, enquanto divisores rebaixados e shutter ridges estão relacionados a falhas transcorrentes. O mapa fornece subsídios para o entendimento da atividade neotectônica e sua influência nas formas de relevo no sudeste do Brasil
Simulações climáticas do Holoceno Médio para o Brasil utilizando o modelo regional paleoclimático Eta
Get PDFPaleoclimate simulations are generally performed using coarse global climate models. However, validation of these simulations using a local dataset may be penalized by the coarse grid of the global models. Using a regional climate model, which benefits from the use of higher resolution in a limited area and specific period of time, may help improve the validation of the simulations and help to understand the climate of the past. The objective of this study is to evaluate the Mid-Holocene (MH) simulations for Brazil at 20 km spatial resolution using the regional Eta Model. The simulations are produced by nesting the Eta Model to the National Institute for Space Research (INPE) Global Spectral Atmospheric Model at T062 resolution and 28 vertical levels. Both global and regional models used the same orbital parameters to produce the Milankovic Cycles based on the Berger parameterization. The models adopted the typical carbon dioxide values for the present time and the MH. Downscaling simulations were performed with the Eta Model, resulting in simulations of 2 periods of time, the Eta 0k (present) and the Eta 6k (MH), each 10 years long. The evaluation compares these simulations against proxy data and other paleoclimate model simulations for the region. The difference between the two simulations, 6k and 0k, provides the changes between the two climatic periods. The Eta simulations indicate that the climate during MH was more humid over Northeast Brazil; this agrees partially with paleoclimate data in eastern Northeast Brazil. The Amazon region simulations were mostly drier during MH, in agreement with the paleoclimate data. A weaker convergence of winds in the MH, with winds blowing from the Amazon toward Southeast Brazil, affected the formation and the positioning of the South Atlantic Convergence Zone. Consequently, the associated moisture transport toward the Southeast was smaller; this reduced precipitation in the Brazilian southeastern, central-west, and southern regions, which agrees with the proxy data. The Eta Model simulated a cooler climate for the MH over the Northeast, Central, Southeast, and South Brazil. However, this simulated temperature showed less agreement against proxy data. The Amazon region was slightly warmer, and other transition regions showed no climate change. Overall, the results show that this modified version of the Eta Model is suitable for paleoclimate studies and provides added value over the driver model.Simulações paleoclimáticas geralmente são realizadas utilizando modelos climáticos globais de baixa resolução. No entanto, a validação dessas simulações usando um conjunto de dados local pode ser penalizada pela grade grosseira dos modelos globais. O uso de modelos climáticos regionais, que se beneficiam do uso de maior resolução em uma área limitada e período de tempo específico, pode ajudar a melhorar a validação das simulações e auxiliar no entendimento do clima passado. O objetivo deste trabalho é avaliar as simulações do Holoceno Médio (HM) para o Brasil em resolução espacial de 20 km usando o Modelo Regional Climático Eta . As simulações são produzidas aninhando o Modelo Eta ao Modelo Atmosférico Espectral Global do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais na resolução T062 e 28 níveis verticais. Ambos os modelos global e regional usaram os mesmos parâmetros orbitais para produzir os Ciclos de Milankovic com base na parametrização de Berger. Os modelos adotaram os valores típicos de dióxido de carbono para o tempo presente e o HM. Simulações de regionalização foram realizadas com o modelo Eta para dois períodos climáticos do tempo, o Eta 0k (presente) e o Eta 6k (HM), cada simulação com 10 anos de duração. A avaliação compara essas simulações com dados proxies e simulações de outros modelos paleoclimáticos para a região. A diferença entre as duas simulações, 6k – 0k, fornece as mudanças entre os dois períodos climáticos. As simulações do Eta indicam que o clima durante HM foi mais úmido no Nordeste do Brasil; isso concorda parcialmente com os dados paleoclimáticos no leste do Nordeste brasileiro. As simulações da região Amazônica sugerem condições mais secas durante HM, e também estão de acordo com os dados paleoclimáticos. O enfraquecimento da convergência de ventos, no HM, com ventos soprando da Amazônia em direção ao Sudeste do Brasil, afetou a formação e o posicionamento da Zona de Convergência do Atlântico Sul. O transporte de umidade associado, em direção ao Sudeste foi menor, o que reduziu a precipitação nas regiões Sudeste, Centro-Oeste e Sul do Brasil, o que concorda com os dados proxy. O modelo Eta simulou um clima mais frio para o HM nas regiões Nordeste, Centro, Sudeste e Sul do Brasil. No entanto, esta temperatura simulada mostrou menos concordância com os dados proxy. A região amazônica foi um pouco mais quente e outras regiões de transição não apresentaram mudanças climáticas significativas. No geral, os resultados mostraram que esta versão modificada do modelo Eta é adequada para estudos paleoclimáticos e fornece valor agregado em relação ao modelo global
Projeções climáticas regionalizadas para o Estado de São Paulo, Brasil, no período 2020 - 2050
Get PDFThe objective of this article is to present climate projections for the 2020–2050 period for several climate variables for the State of São Paulo, considering two scenarios RCP 4.5 and RCP 8.5. These projections were based on four climate models (HadGEM2-ES, MIROC5, CanESM2, and BESM) with downscaling of 20 km improved by the CPTEC/INPE Eta Regional Climate Model. Nine variables related to air temperature and rainfall were selected, and the deviation between the observed period (1961–1990) and the projected period (2020–2050) was calculated for the two RCP scenarios for each model and selected variable. Then, the highest and lowest values of the deviations were selected, which represent the maximum and minimum deviations projected for each cell. With this, we obtained the widest range between the possible trends of the four models compared for each variable analyzed in the state of São Paulo. The models used for the two RCP scenarios show the warming of the atmosphere, which tends to be less intense on the shoreline due to the control exerted by the ocean, and greater in the northwest region of the state, furthest from the Atlantic. A reduction in the Cold Spell Duration Index (CSDI) and an increase in the Warm Spell Duration Index (WSDI) is projected, with these trends increasing from south to north of the state. Considering the precipitation, no consensus between the trends of the models used in this study was found, with projections of both increase and decrease in annual total variables and in related extreme indices. Among the different projected trends, the reduction in precipitation is the worst scenario to be faced, given the essential aspect of water. The indicators related to intense precipitation (R95p and RX5day) showed a wide range between the maximum and minimum values projected in the analyzed scenarios, and the increase of these indicators deserves particular attention, since the increase in intense precipitation is a potential trigger of disasters, such as landslides, floods, and accelerated erosion. The results, given their relevance, were applied to the Ecological-Economic Zoning (ZEE) of the State of São Paulo, a technical and political planning instrument that establishes guidelines for land use and management, considering the environmental characteristics and socioeconomic dynamics of different regions of the state.O objetivo deste artigo é apresentar as projeções climáticas do período 2020-2050 para diversas variáveis climáticas no Estado de São Paulo, considerando os cenários RCP 4.5 e RCP 8.5. Essas projeções foram elaboradas a partir de quatro modelos climáticos (HadGEM2-ES, MIROC5, CanESM2 e BESM) com regionalização de 20 km, aprimorada pelo modelo Regional Eta do CPTEC/INPE. Selecionou-se nove variáveis relacionadas à temperatura do ar e chuva, e calculou-se o desvio entre o período observado (1961-1990) e o projetado (2020-2050) para os dois cenários RCPs 4.5 e RCP 8.5, para cada modelo e variável. Em seguida, foram selecionados os maiores e menores valores dos desvios, que representam o máximo e o mínimo desvios projetados para cada célula. Com isso, obteve-se o maior intervalo entre as tendências possíveis dos quatro modelos comparados para cada variável analisada no estado de São Paulo. Os resultados indicam que do ponto de vista da temperatura do ar, os modelos utilizados para os dois cenários RCP apontam para o aquecimento da atmosfera, que tende a ser menos intenso na fachada litorânea, devido ao controle exercido pelo oceano, e maior no trecho noroeste do estado, mais distante do Atlântico. Projeta-se redução na duração de ondas de frio (CSDI) e de aumento na duração das ondas de calor (WSDI), sendo que essas tendências aumentam de sul para norte do estado. Para a precipitação não há consenso entre as tendências dos modelos empregados no estudo, com projeções tanto de aumento quanto de redução nos totais anuais e índices extremos relacionados. Entre as diferentes tendências projetadas, a redução na precipitação é o pior cenário a ser enfrentado, dado o caráter essencial à vida que a água se reveste. Os indicadores relacionados à precipitação intensa (R95p e RX5day) evidenciaram uma grande amplitude entre os valores máximos e mínimos projetados nos cenários analisados, sendo que o aumento desses indicadores merece especial atenção, visto que o incremento de precipitações intensas são potenciais deflagradores de desastres, como escorregamentos, inundações e erosão acelerada. Os resultados, dada a sua relevância, foram aplicados no Zoneamento Ecológico-Econômico (ZEE) do estado de São Paulo, instrumento técnico e político de planejamento que estabelece diretrizes de ordenamento e de gestão do território, considerando as características ambientais e a dinâmica socioeconômica de diferentes regiões do estado
Prefácio
Get PDFO livro “Fósseis devonianos do Paraná” (1918) de autoria de John M. Clarke é um marco para a Paleontologia Brasileira e discorre sobre as faunas devonianas brasileiras, com ênfase nos exemplares coletados no Estado do Paraná. A elaboração desta monografia foi solicitada ao Dr. J.M. Clarke, grande especialista no assunto, pelo então diretor do Serviço Geológico e Mineralógico do Brasil, Orville A. Derby. Este feito científico só foi possível pelo forte empenho de Derby, que a partir de seu cargo de chefia, estimulava os funcionários a fazerem muitas expedições e coletas destes fósseis brasileiros, ainda desconhecidos da literatura paleontológica internacional, visando o mapeamento geológico. No Prefácio datado de 1910, Clarke relata que recebeu uma extensa coleção de fósseis, cujas coletas foram feitas ao longo de afloramentos de folhelhos Ponta Grossa e arenitos Tibagi no Estado do Paraná, de Santa Anna da Chapada do Mato Grosso e também de faunas devonianas do Estado do Pará.Embora não tenha conhecido Derby pessoalmente (falecido em 1915), este eminente geólogo influenciou minha carreira cientifica. Nascido em 1922, fui graduado em História Natural em 1944 e em 1945 ingressei no Instituto Geográfico e Geológico (futuro Instituto Geológico), permanecendo por apenas 8 meses, porque fui convidado pelo Prof. Josué Camargo Mendes para compor o quadro docente da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da Universidade de São Paulo, em setembro de 1945. Este convite veio para substituir os professores italianos Ottorino de Fiore di Cropani e Ettore Onorato, que estavam indo embora do país. Fui orientado pelo Prof. Kenneth Caster, paleontólogo americano (USP 1945-1947), que havia estudado os fósseis devonianos da Colômbia e tinha interesse em entender as conexões das faunas sul-americanas. Por isso, escolheu como tema de meu doutorado o Devoniano paranaense, com destaque para esta rica paleofauna. Assim, o livro de Clarke foi uma grande referência científica, e isso só foi possível graças a Orville Derby. A criação da revista Derbyana, em continuidade à Revista do Instituto Geológico, que nesse volume lança uma seção temática dedicada aos "Avanços em Paleontologia", é uma justa e importante homenagem a Orville Derby. Setembrino Petr
Vulnerabilidades da segurança hídrica no Brasil frente às mudanças climáticas
Get PDFThis study presents the analysis of impacts and vulnerabilities in the face of climate change in water security in Brazil. The analysis is based on Impact, Vulnerability and Adaptation (IVA) climate change studies component of the Fourth National Communication (4CN) of Brazil to the Convention on Climate. We analyzed water security vulnerabilities from the dimensions of availability, accessibility, security, and governance. The future climate scenarios indicate an amplification of current impacts and vulnerabilities. The reduction in water availability in the Caatinga, Cerrado, and Atlantic Forest biomes, where territories are marked by high population concentration and multiple water uses, shows the fragility in the relationship between water supply and demand in different warming scenarios. All biomes, especially the Amazon, Atlantic Forest, and Caatinga, present vulnerability to floods and low water quality in metropolitan regions. Low rates of accessibility to drinking water and sanitary sewage are also important vulnerabilities. The water and sewage services universalization at the municipal level is an urgent public health matter and is considered an action independent of climate change scenarios uncertainties. The lack of water quality information in regions farther from urban centers, especially in the Amazon, Caatinga, and Cerrado biomes, complicates the diagnosis of diffuse pollution hotspots in areas with significant agricultural crops. The Brazilian legislation is progressive and emphasizes the decentralization of water management. However, the lack of basic instruments such as the state and river basin water resources plans is a barrier for water law guarantee, especially in the Amazon. Institutional capacity was fragile and limited according to its proximity to larger urban centers. The effectiveness of governance evaluation as well as the gaps and opportunities diagnosis in the face of extreme events are relevant contributions to avoid water crises and recurrent floods. The universalization of water and sewage services and the increase of institutional capacity are relevant topics. Furthermore, a monitoring system expansion for a more accurate diagnosis at the municipal scale – especially indicators of biodiversity, water quality, diffuse pollution, and consumption by sector – is also pertinent to improve the water security in the country.Este trabalho apresenta as análises de impactos e vulnerabilidades frente às mudanças climáticas na segurança hídrica que subsidiaram os estudos da componente de Impactos, Vulnerabilidade e Adaptação (IVA) à mudança do clima, integrante da Quarta Comunicação Nacional (4CN) do Brasil à Convenção do Clima. Analisamos as vulnerabilidades da segurança hídrica a partir das dimensões de disponibilidade, acessibilidade, seguridade e governança. Os estudos de cenários de clima futuro indicam que os atuais impactos e vulnerabilidades na segurança hídrica serão aumentados. Os territórios atualmente marcados pela alta concentração populacional e de intenso uso múltiplo da água, tais como os presentes nos biomas da Caatinga, Cerrado e Mata Atlântica são os que apresentaram redução da disponibilidade hídrica nos diferentes cenários de aquecimento. Os cenários de aquecimento indicam a vulnerabilidade de tais biomas em relação à oferta e demanda de água. Embora sejam vulnerabilidades em todos os biomas brasileiros, a ocorrência de inundações e a baixa qualidade da água nos centros metropolitanos são mais presentes na Amazônia, Mata Atlântica e Caatinga A baixa acessibilidade à água potável e ao esgotamento sanitário são também vulnerabilidades marcantes. A universalização dos serviços de água e esgoto no nível municipal é questão de saúde pública, urgente e considerada uma ação necessária e independente das incertezas dos cenários climáticos. A ausência de informações de qualidade de água nas regiões mais distantes dos centros urbanos, em especial nos biomas Amazônia, Caatinga e Cerrado, dificulta o diagnóstico dos focos de poluição difusa em áreas com expressiva produção agropecuária. A legislação brasileira é avançada e enfatiza a descentralização da gestão hídrica. Porém, a ausência dos instrumentos básicos de gestão hídrica, tais como os planos de recursos hídricos estaduais e de bacias hidrográficas, em algumas regiões do país, é um entrave para que a lei das águas seja cumprida, em especial na Amazônia. A capacidade institucional se apresentou frágil e de abrangência limitada à proximidade de centros urbanos maiores. A universalização dos serviços de água e esgoto, o aumento da capacidade institucional e a ampliação dos sistemas de monitoramento para diagnóstico de maior precisão na escala municipal são pontos relevantes para aprimorar a segurança hídrica no país. A avaliação da efetividade da governança assim como o diagnóstico de lacunas e oportunidades frente aos eventos extremos também contribuem para evitar as crises hídricas, enchentes e inundações recorrentes
Fitólitos – Uma ferramenta para estudos de reconstituição paleoambiental : Conceitos e revisão sobre aplicações no Brasil
Get PDFPhytoliths are microscopic structures of hydrated silica (SiO2.nH2O) produced in plant tissues. The interest in studying phytoliths has grown significantly in recent years in Brazil and worldwide due to their wide variety of uses, from archaeology to forensic sciences, and their highly interdisciplinary nature. Phytolith analysis has recently been understood as a superdiscipline, which pervades different leves of analysis. Studies on phytolith production, shape and size diversity, and analysis/interpretation of assemblages preserved in soils and sediments have contributed to understanding paleoenvironmental and paleoarchaeobotanical questions. Considering the relevance and visibility that phytolith analysis has presented, especially in Brazil, a review of the main aspects related to this technique and its applications in Brazil is presented in this study.Os fitólitos são estruturas microscópicas de sílica (SiO2.nH2O) produzidos nos tecidos vegetais. O interesse pelo estudo dos fitólitos tem crescido significativamente nos últimos anos no Brasil e no mundo devido a sua grande variedade de usos, desde a arqueologia até a medicina legal e por sua natureza altamente interdisciplinar. A análise fitolítica recentemente tem sido entendida como uma superdisciplina, que perpassa por diferentes escalas de análise. Estudos referentes a produção de fitólitos, variações de forma e tamanho e, a análise/interpretação de assembleias preservadas em solos e sedimentos têm contribuído para a compreensão de questões paleoambientais e paleoarqueobotânicas. Com vistas a relevância e visibilidade que a análise de fitólitos tem apresentado, sobretudo no Brasil, se apresenta aqui uma revisão sobre os principais aspectos relacionados a essa técnica e as aplicações no Brasil
Uso dos isótopos 15N e 18O em nitrato e a sua importância em estudos de contaminação de aquíferos urbanos na América Latina
Get PDFThis paper analyzes the current state of knowledge on the use of stable isotopes (15N and 18O) in the identification of nitrate sources and the processes that control the transport and transformation of nitrogen species in aquifers located in urban and peri-urban areas in Latin America. Throughout this paper, the following are presented: (i) the main reactions and processes involved within the nitrogen cycle; (ii) the sources of nitrate contamination in groundwater; (iii) the isotopic compositions of 15NNO3 and 18ONO3 according to the sources and factors leading to their fractionation; (iv) the combined use of other tracers (Cl-, 11B, 34S, 18OSO4) with 15NNO3 and 18ONO3 isotopes in contamination studies; and (v) case studies in Latin America that employ environmental isotopes in urban aquifers. Although there are many data on the isotopic composition of nitrate in groundwater, these are restricted to regions located in Europe, North America, Asia, and Oceania, and there is a latent data gap in the Latin American scenario. Thus, more studies are needed to fully explore the potential of the isotope approach for evaluating sources of nitrate and processes that affect nitrate in groundwater in urban areas in Latin America.Este trabalho analisa o estado atual do conhecimento sobre o uso de isótopos estáveis (15N e 18O) na identificação de fontes de nitrato e os processos que controlam o transporte e transformação das espécies nitrogenadas em aquíferos situados em áreas urbanas e periurbanas na América Latina. Ao longo desse artigo, apresentam-se: (i) as principais reações e processos que controlam o nitrogênio dentro do ciclo; (ii) as fon-tes de contaminação de nitrato nas águas subterrâneas; (iii) as composições isotópicas de 15NNO3 e 18ONO3 de acordo com as fontes e fatores que levam a seu fracionamento; (iv) o uso combinado de outros traçadores (Cl-, 11B, 34S, 18OSO4) com os isótopos 15NNO3 e 18ONO3 em estudos de contaminação; e (v) estudos de caso na América Latina que empregam isótopos ambientais em aquíferos urbanos. Embora existam muitos dados acerca da composição isotópica de nitrato em águas subterrâneas, estes restringem-se a regiões situadas na Europa, América do Norte, Ásia e Oceania, constatando-se uma latente lacuna de dados no cenário latino-americano. Dessa forma, mais estudos são necessários concentrando-se no uso de modelos estáveis de mistura de isótopos e na melhoria da compreensão sobre o fracionamento isotópico mediante realização de ex-perimentos laboratoriais e de campo em áreas urbanas na América Latina
Editorial
Get PDFIt is a great pleasure to introduce Derbyana, the peer-reviewed open-access journal dedicated to Geosciences of the Environmental Research Institute / Secretariat for Infrastructure and Environment of the State of São Paulo. Derbyana follows the Revista do Instituto Geológico (1980-2020) and the journal of the Instituto Geográfico e Geológico, o I.G.G. (1943-1968), which were preceded by the scientific bulletins of the Comissão Geographica e Geologica do Estado de São Paulo, published since 1889.The name chosen for the journal is a tribute to Orville Adelbert Derby (1851-1915), one of the patrons of Geosciences in Brazil and one of the founders of the Comissão Geographica e Geologica do Estado de São Paulo, created in 1886. This commission carried out pioneering researches on soil, climate, geomorphology, geology and hydrography within the State of São Paulo, Brazil, and gave origin to several scientific institutions in the State of São Paulo, such as the Instituto Geologico, Instituto Florestal, and Instituto de Botânica, Instituto Geográfico e Cartográfico, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Museu Paulista e Museu de Geologia.Following its predecessor (Revista do Instituto Geológico), Derbyana aims to publish original and unpublished, scientific and technological articles on Geosciences and related areas. This Journal also publishes review articles, maps and charts, short communications, comments and replies of articles.Our efforts will continue to improve international indexing and citation indexes, as well as adopt the immediate publication of articles after their acceptance. In addition to the regular articles, Derbyana will publish sessions dedicated to relevant topics in Geosciences, as well as maps and charts with an important scientific and methodological contribution.In this initial volume, Derbyana presents a series of articles on “Applications of Isotopes in Hydrological and Environmental Studies”, organized by Prof. Didier Gastmans from the Center for Environmental Studies of the “Júlio de Mesquita Filho” São Paulo State University (UNESP), specialist in Hydrogeology. The applications of isotopes are crucial to deepen the knowledge about the functioning of the hydrological cycle and its relationship with other geoenvironmental compartments and the climate, contributing to the preservation of the terrestrial ecosystems, facing the anthropogenic actions. The articles portray the current state of the art on the subject and constitute an important reference for future research, which can guide guidelines for the sustainable use and management of water resources.We invite everyone to submit articles to the journal.
Editorial BoardÉ com imensa satisfação que lançamos Derbyana, a revista peer-reviewed e de acesso aberto dedicada a Geociências do Instituto de Pesquisas Ambientais da Secretaria de Infraestrutura e Meio Ambiente do Estado de São Paulo. Derbyana dá continuidade à Revista do Instituto Geológico (1980-2020) e ao periódico do Instituto Geográfico e Geológico, o I.G.G. (1943-1968), que foram antecedidos pelos boletins científicos da Comissão Geographica e Geologica do Estado de São Paulo, editados desde 1889.
O nome escolhido para a revista é uma homenagem a Orville Adelbert Derby (1851-1915), um dos patronos das Geociências no Brasil e um dos fundadores da Commissão Geographica e Geológica de São Paulo, criada em 1886, que realizou pesquisas pioneiras sobre solo, clima, geomorfologia, geologia e hidrografia no âmbito do Estado de São Paulo. Essa Comissão, de cunho científico e expedicionário, foi o embrião de diversas instituições de pesquisa do Estado de São Paulo tais como o Instituto Geológico, Instituto Florestal, Instituto de Botânica, Instituto Geográfico e Cartográfico, Instituto Astronômico e Geofísico, Museu Paulista e Museu de Zoologia.
Seguindo sua antecessora (Revista do Instituto Geológico), Derbyana tem como finalidade publicar artigos relacionados às Geociências e áreas correlatas, inéditos e originais, de caráter científico e/ou tecnológico. Destina-se também à publicação de revisões, mapas e cartas, notas prévias, comentários, críticas e réplicas de artigos.
Nossos esforços continuarão no sentido de aprimorar a indexação internacional e os índices de citação, bem como adotar a publicação imediata dos artigos, assim que finalizadas as etapas de revisão e editoração. Derbyana contará também com a publicação de seções dedicadas a temas relevantes em Geociências, bem como mapas e cartas com importante contribuição científica e metodológica.
Nesse volume inicial, a revista Derbyana apresenta uma série de trabalhos sobre as “Aplicações de Isótopos em Estudos Hidrológicos e Ambientais”, organizada pelo ilustre Prof. Dr. Didier Gastmans do Centro de Estudos Ambientais (CEA) da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP), especialista em Hidrogeologia. As aplicações dos isótopos são cruciais para aprofundar o conhecimento sobre o funcionamento do ciclo hidrológico e sua relação com outros compartimentos geoambientais e o clima, contribuindo para a preservação dos ecossistemas terrestres frente às ações antropogênicas. Os artigos retratam o atual estado da arte sobre o tema e constituem referência importante para pesquisas futuras, que podem nortear diretrizes para o uso sustentável e gestão dos recursos hídricos.Convidamos todos a submeterem artigos para a revista.
O Corpo Editoria
O método de datação 3H/3He e suas aplicações para águas subterrâneas
Get PDFGroundwater age-dating is an important tool for quantifying and managing water resources. Groundwater age is the elapsed time between recharge (at the land surface or water table) and the time when groundwater is sampled. If groundwater is sampled at the point of discharge from an aquifer, then the age represents the groundwater transit time. Groundwater that has recharged in recent decades is considered young groundwater. In many areas, the quality and quantity of young groundwater has been impacted by human activities and groundwater age-dating is useful for quantifying current and historical water and contaminant fluxes into and through aquifers. This review is focused on the tritium-helium (3H/3He) method, which is a robust and widely applied age-dating technique for young groundwater. We present the development of the 3H/3He method and practical considerations for sampling groundwater in shallow unconfined aquifers. Along the way, we highlight available resources: (1) educational software for building intuition around groundwater age-dating and selection of sampling sites and (2) software that can be used to calculate 3H/3He age from noble gas and 3H data. We also highlight strengths and potential uncertainties associated with the method. For example, while other age-dating techniques require a known historical record of tracer concentration in the atmosphere, the 3H/3He age-dating technique does not require such historical records. However, the 3H/3He method requires measurement of two tracers to produce a groundwater age estimate (“apparent age” or “tracer age”). Precise measurement of 3H and noble gases, plus careful analysis of noble gas data to calculate the tritiogenic 3He (i.e., the portion of 3He derived from decay of 3H in the aquifer) is required to calculate the groundwater apparent age. Sampling for noble gases is sometimes challenging and requires specialized sample containers and technique. We also introduce basic sampling methods in this review but highlight how practitioners should work closely with a noble gas laboratory to obtain the correct containers and assess field conditions and/or the overall feasibility of projects. Lastly, the review highlights recent applications of the 3H/3He method, including recharge rate estimation, characterization of contaminant input histories for aquifers, quantifying groundwater transit times by sampling at aquifer discharge points, and the use of isotope data to constrain and inform numerical and statistical models of groundwater and contaminant movement in the subsurface.A determinação dos tempos de residências das águas subterrâneas é uma ferramenta importante na quantificação e gestão correta dos recursos hídricos. Por definição, a idade da água subterrânea indica o tempo decorrido entre a sua recarga no aquífero e o momento em que é tomada a amostra de água subterrânea. Se essa amostra for tomada no ponto de descarga de um aquífero, a idade representa o tempo de trânsito da água subterrânea. Águas subterrâneas recarregadas nas últimas décadas são consideradas jovens. Em muitas áreas, a qualidade e a quantidade dessas águas têm sido impactadas por atividades humanas, fazendo com que a datação dessas águas seja útil na quantificação dos fluxos de água e contaminantes para o interior e através dos aquíferos. Esta revisão enfoca a aplicação do método do trítio-hélio (3H/3He), uma técnica robusta e amplamente aplicada de datação dos tempos de residência de águas subterrâneas recentes. O artigo apresenta o desenvolvimento do método 3H/3He e considerações práticas relativas a amostragem de água subterrânea em aquíferos rasos não confinados. Ao longo do texto são enfatizados algumas ferramentas disponíveis: (1) software educacional para construir intuição em torno da datação da água subterrânea e seleção de locais de amostragem e (2) software que pode ser usado para calcular a idade 3H/3He a partir de dados de gases nobres e 3H. Também são destacados os pontos fortes e as incertezas potenciais associadas ao método. Por exemplo, enquanto outras técnicas de datação requerem um registro histórico conhecido da concentração do traçador na atmosfera, a técnica de datação 3H/3He não requer tais registros históricos. Por outro lado, o método 3H/3He requer a medição de dois traçadores para produzir uma estimativa da idade da água subterrânea (“idade aparente” ou “idade do traçador”). Medições precisas de 3H e gases nobres, além de uma análise cuidadosa dos dados de gases nobres necessários ao cálculo do 3He tritiogênico (isto é, a porção de 3He derivada do decaimento radioativo do 3H no aquífero), são necessárias para calcular a idade aparente da água subterrânea. As técnicas de amostragem para gases nobres são desafiadoras e requer amostradores específicos. Também são abordados métodos básicos de amostragem nesta revisão, apesar da recomendação de que os trabalhos de campo devam ser efetuados em estreita colaboração com o laboratório responsável pelas determinações das concentrações de gases nobres, como forma de se utilizar amostradores corretos e avaliar as condições de campo e/ou a viabilidade geral dos projetos. Por último, a revisão destaca as recentes aplicações do método 3H/3He, incluindo estimativa de taxa de recarga, caracterização de histórias de entrada de contaminantes para aquíferos, quantificação de tempos de trânsito de água subterrânea por amostragem em pontos de descarga de aquíferos e o uso de dados de isótopos para elaborar modelos numéricos e estatísticos de movimento da água subterrânea e contaminantes no subsolo