Regiões polares

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Regiões 
Polares
Zonas Climáticas
SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO 
CLIMÁTICA DE KÖPPEN
Climas tropicais úmidos: Todos os 
meses média > 18 C; quase todos 
os meses quentes. Sem estação de 
inverno real.
Climas secos: Precipitação baixa > 
parte do ano; evaporação potencial 
e transpiração excedem a 
precipitação.
C – Climas úmidos de lat. medias 
com invernos amenos: Verões 
quentes, invernos amenos; temp. 
média do mês + frio < 18 C e > -3 C
D – Climas úmidos de lat. medias 
com invernos severos: Verões 
quentes, com invernos frios – temp. 
média do mês + quente > 10 C e 
média mensal do mês + frio < -3 C
E – Climas polares: Invernos e 
verões extremamente frios; temp. do 
mês + quente < 10 C. Não há verão 
“de verdade”
Climas Frios
Clima Sub-ártico:
Angmagssalik - Groenlândia
- Verão curto e pouco 
quente. Inverno muito frio e 
longo. Temperaturas médias 
mensais inferiores a -40°C.
- Amplitude térmica anual 
elevada.
- Precipitação anual baixa. 
Valores mais elevados nos 
meses menos frios. Fraca 
precipitação no inverno 
geralmente em forma de 
neve.
Climas Frios
Clima Polar:
Barrow - Canadá
- Temperaturas médias 
mensais muito baixas.
Verão: não passam de 10°C
Inverno: atingem -50°C
- Amplitude térmica anual 
muito elevada.
- Precipitação reduzida, 
concentrada na estação mais 
quente.
Regiões Polares
• Para qualquer localização sobre a superfície da 
terra, a temperatura do ar é controlada por 
três fatores gerais: 
• Transporte de calor a partir de cima, das 
camadas inferiores e do mesmo plano, na 
superfície 
• Armazenamento de calor 
• Mudanças de fase de água
Regiões Polares
Transporte de calor 
– Por causa das altas latitudes, o transporte de 
calor pela superfície (horizontalmente) 
importante 
Armazenamento de calor 
– Neve e gelo atuam como cobertores cheios de 
buracos, principalmente isolando a atmosfera fria 
do calor armazenado na terra e oceano 
Mudanças de fase de água 
- Congelamento e derretimento são muito 
importantes, especialmente por causa de feedbacks!
Temperaturas do Ártico
Credit: Peter Guest, NPS
http://www.weather.nps.navy.mil/~psguest/polarmet/
Temperaturas na Antártida
Credit: Peter Guest, NPS
http://www.weather.nps.navy.mil/~psguest/polarmet/
Regiões Polares
As regiões polares são importantes para a 
compreender mudanças climáticas globais 
• Processos em regiões polares influenciam o 
clima em todas as latitudes. 
• 2. Alterações climáticas (aquecimento 
principalmente) já foram observadas nas 
regiões polares nas últimas décadas.
Barrow (Norte do Alasca): Recordes de temperatura, 1921-2001
Winter
0.21 0C/decade
Spring
0.14 0C/decade
Summer
No linear trend
Autumn
No linear trend
P
ro
fu
n
d
id
ad
e
 d
o
 d
e
ge
lo
 (
cm
)
Mudanças climáticas Polares
Anomalias mensais de extensão de gelo plotadas como uma série temporal de
diferença (%) entre a extensão para o mês em questão e a média para esse mês
com base em dados de Janeiro de 1981 a Dezembro de 2010. Os pontos de
dados de anomalias são plotados como sinais (+) e a linha de tendência é
plotada com uma linha cinza tracejada.
Extensão da cobertura de gelo
http://nsidc.org/data/seaice_index/
Mudanças climáticas - Ártico
Mudanças climáticas - Ártico
http://nsidc.org/data/seaice_index/
Concentração de gelo
Mudanças 
climáticas 
Ártico
http://nsidc.org/data/seaice_index/
Tendências na 
concentração ou 
acúmulo de gelo 
Mudanças 
climáticas 
Ántártica
http://nsidc.org/data/seaice_index/
Extensão da cobertura de gelo
Mudanças climáticas 
Ántártica
http://nsidc.org/data/seaice_index/
Concentração
Mudanças climáticas - Ántártica
http://nsidc.org/data/seaice_index/
Anomalias Tendências
Mudanças climáticas - Ántártica
http://nsidc.org/data/seaice_index/
Tendências
Anomalias mensais de extensão de gelo plotadas como uma série temporal de
diferença (%) entre a extensão para o mês em questão e a média para esse mês com
base em dados de Janeiro de 1981 a Dezembro de 2010. Pontos de dados de
anomalias são plotados como sinais (+) e a linha de tendência é a linha cinza tracejada.
Mudanças climáticas nos Pólos
TendênciasEvidências e impacto do aquecimento do Ártico 
• Gelo do mar - desbaste (> 40%) e diminuição (11,5% / década) 
• Derretimento do permafrost (pergelissolo) - também libera metano 
• Derretimento do gelo na Terra - mudanças do nível do mar 
• Perda de gelo marinho - impactos habitat de ursos polares, morsas, etc. 
• Mudanças de Ecossistemas - do Ártico para as comunidades subárcticas 
• Aumento das as atividades humanas - a produção de transporte e petróleo
http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/
http:www.giss.nasa.gov/research/news
http://nsidc.org
http://www.arctic.noaa.gov/reportcard/ 
Ártico vs. Antártica
 terra: 8 X 106 km2
(30% gelo)
 Alimento terrestre
substancial
 Mamíferos
terrestres
 Aves herbívoras e 
insectívoras
terra: 14 X 106 km2
(97% gelo)
 Alimento terrestre
ausente
Mamíferos
terrestres ausentes
Aves herbívoras ou
insetívoras
Ártico vs. Antártica
 Geograficamente
não isolada
 Refúgios glaciais
 Zona costeira sem
gelo no verão
 Diversidade
relativamente alta
de plantas e 
animais
 Geograficamente
isolada
Não? atuam como
refúgios glaciais
Zona costeira sem
gelo muito restrita
no verão
Baixa diversidade de 
plantas e animais
• Muitas mudanças ocorreram nos últimos anos na
neve, gelo, permafrost, glaciares, e as temperaturas das
regiões polares.
• Por que essas mudanças ocorreram mais rapidamente
nos pólos do que em outras regiões do globo?
Mudanças Climáticas Polares
• Feedback é um mecanismo pelo qual uma mudança inicial
em um processo tenderá a reforçar a mudança (feedback
positivo) ou enfraquecer a mudança (feedback negativo).
Feedback!
Pergelissolo ou Permafrost
Terra, gelo e 
rochas permanen
temente 
congelados. 
Recoberto por 
gelo e neve que, 
se no inverno 
atinge 300 m de 
profundidade, ao 
se derreter no 
verão, reduz-se 
para 0,5 a 2 m, 
tornando a 
superfície do solo 
pantanosa, pq as 
águas não são 
absorvidas pelo 
solo congelado.
Geleiras ou glaciares
Massa de gelo formada 
em camadas sucessivas 
de neve compactada 
e recristalizada, de 
várias épocas, em 
regiões onde a 
acumulação de neve é 
superior ao degelo. É 
dotada de movimento e 
se desloca lentamente, 
em razão da gravidade, 
relevo abaixo, 
provocando erosão 
e sedimentação glacial.
Enormes blocos ou massas degelo que se desprendem 
das geleiras existentes nas calotas polares, originárias 
da era glacial, há mais de cinco mil anos.
Icebergs
Reflectividade da luz sobre o gelo e oceano
• Elevação da temperatura => menos gelo => mais águas abertas => águas
mais quentes => maior derretimento do gelo e assim sucessivamente…
Refletida
85%
Luz solar 
100 %
Refletida 
7%
Gelo / Neve
Absorve 15%
Luz solar
100 %
Mais energia retida no sistema
Albedo diminui Elevação da 
Menos energia solar temperatura
refletida
Derretimento da neve 
e do gelo
Se este fosse o único mecanismo atuando, haveria aumento da temperatura
Feedbacks
Feedbacks
Mais energia retida no sistema
Albedo aumenta Elevação da
Mais energia solar temperatura
refletida
Mais evaporação
Mais nuvens
Feedbacks
Mais energia retida no sistema
Mais energiade ondas Temperaturas
longas absorvidas mais elevadas
Maior evaporação
Mais nuvens
Feedbacks
Nas regiões polares, os processos de retenção da
energia solar no sistema, com consequente
diminuição na reflexão dessa energia por
derretimento crescente do gelo e da neve, são os
responsáveis pelas grandes mudanças já observadas.
Alteração global no nível do mar
devido ao derretimento 
de geleiras
1958
1995
Credit: Mark Dyurgerov, 
INSTAAR
Desafios para vida nos Pólos
Plantas e animais têm de se adaptar a: 
• Frio 
• Seca 
• Estação de crescimento de curto 
• Dias longos, noites longas 
• Mais recentemente, as mudanças no clima podem 
significar mudanças dramáticas para a biota.
Biomas do Ártico 
TundraTaiga
www.runet.edu
www.ulapland.fi/
Tundra
“tundra” = sertões sem árvores
Ecossistemas - Canadá
N. Artico = deserto polar
S. Artico = tundra
Tundra –Estações climáticas
Barrow
Churchill
Iqaluit
Svalbard
Tiksi
Corrente do Golfo
Tundra
www.mbgnet.net
Tussock Sedge, arbusto-anão, musgo Low Shrub
Sedge grass, musgo de zonas úmidas Grama ou arbusto-baixo
Vegetação da Tundra 
Musgo do Ártico (Calliergon 
giganteum)
Arctic Willow (Salix arctica)
Reindeer Lichen / Caribou Moss
(Cladonia rangiferina)
Purple Saxifrage 
(Saxifraga oppositifolia)
www.iwebquest.com
Vegetação da Tundra 
• Muitas vezes, reproduzem-se por enxertos ou brotos.
• Crescem em grupos para criar microclimas.
• Podem florescer a partir de brotos que tem 1 a 2 anos de
idade.
• Semente pode germinar e crescer ainda ligada à planta-
mãe.
• Semelhantes a plantas do deserto – com partes aéreas
reduzidas e raízes maiores, capazes de armazenar energia e
minerais suficientes para permitir o crescimento imediato
na Primavera.
www.world-builders.org
Tundra
Cadeia
trófica
Duração do dia e insolação 
no topo da atmosfera
Equator
40°N
60°N
90°N
In
s
o
la
ti
o
n
(w
 m
-2
)
0
100
200
300
400
500
600
daylength
(North Pole)
0h 12h 24h 12h 0h 
J M J S D 
Temperaturas médias mensais
Estações climáticas da tundra
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
J F M A M J J A S O N D
Barrow,AK
Churchill
Iqaluit
Svalbard
Tiksi
Distribuição 
Permafrost 
(Note as linhas dos 
transectos e a presença de 
permafrost subaquático)
Microclimatology: slope and aspect
forest?
Vigorous tree growth on south-facing 
slopes near treeline
Polar montane 
environments:
freeze-thaw 
weathering -
felsenmeer and talus 
cones
Polar uplands:
thaw-layer 
dynamics and 
solifluction
Polar lowlands
Cryoturbation and patterned ground
QuickTime™ and a
TIFF (LZW) decompressor
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dwarf shrubs,
grasses
sedges,
lichens
Frost polygons: note unvegetated ‘boils’ 
and standing water in cracks
Tundra floras
(product of late Tertiary cooling and 
landbridges during glacial phases?
Centre-of-origin?
Davis Strait “gap”
(major floristic contrast)
Alpine highlands
of NE Asia
Tundra vegetation-soil catenas
Sedge Shrub Sedge Tussock Heath
0 organics
sandy
soil
permafrost
rocky
soil
silty soilsilty soil
Depth (m)
1
2
Felsen-
meer
Felsenmeer vegetation dominated by 
lichens
Evergreen heath tundra
Dominated by Ericaceae (heaths), such as Cassiope
Heath tundra is floristically more diverse than 
other tundra types
Tussock tundra
(dominated by 
Eriophorum)
[cotton grass]
Wet sedge tundra: 
dominated by 
graminoids (e.g. 
Carex, Dupontia)
Surviving winter
Strategy Organisms
 Distant migration
 Local migration
 Above snow-pack
heavy insulation
protective colouring
 Below snow-pack
 Hibernation
Dormant phase
birds 
caribou
ground squirrels
plants, insects
muskox, polar bear
lemmings, voles
arctic fox, ptarmigan
Snow goose dynamics
QuickTime™ and a
TIFF (Uncompressed) decompressor
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Lesser snow goose flock
~4 M geese breed in the marshes 
of the Canadian Arctic
birds
devegetated
area
Jeffries et al., 2006. J. Ecol. 94, 234-242.
Impacts of snow goose overgrazing
drying of
surface soil
increased
soil salinity
reduced 
graminoid
growth
reduced
graminoid
biomass
Intense grubbing and
grazing by snowgeese
Effects of snow goose grazing and grubbing (James 
Bay)
Salicornia
Puccinellia
Recent (post-1950) climate 
change in polar regions
Arctic:
• Reduction in sea ice extent and thickness
• Northward treeline shifts (e.g. E. coast Hudson Bay)
• Increased lake productivity (e.g. Ellesmere Island)
• Range expansions (e.g. dragonflies - Inuvik - 2000)
Antarctic:
• Ice shelf disintegration (e.g. N. Larsen & Wordie Shelf)
• Spread of flowering plants (e.g. Antarctic hairgrass has expanded its range 25-
fold since 1964)
• New lichen species colonizing recently deglaciated areas
O Ártico 
do 
futuro
Impactos do Aquecimento Global 
(1997)
inc. seed
weight and
viability
increased
graminoid
abundance
reduced evergreen
shrub competitiveness
increased
plant
productivity
Increased air
temperature
reduced
plant 
diversity
Taiga
White and Black 
Spruce Picea glauca, Picea 
mariana
www.runet.edu
Jack Pine, Pinus banksiana
Balsam Fir, Abies balsamia
www.blueplanetbiomes.org
• Baixa diversidade vegetal e animal em comparação
com tundra
• Muitas vezes sucede a tundra durante longos
períodos de tempo ou devido à mudança de clima
(acelerado)
• Plantas de folhas Normalmente agulhas adaptadas
ao frio e à
Taiga - Ecologia
Aves da Tundra & Taiga
Marinha / Costeira -
papagaios, gaivotas, 
andorinhas do mar, 
mergulhões, patos, gansos, 
cisnes 
Terrestres – pardais, 
corujas, gaviões, águias, 
falcões, maçaricos, corvos
Gyrofalcon, uma das únicas aves do 
inverno Ártico, encontradas somente no 
topo das árvores, recolhe-se cedo para 
caçar outras aves de rapina, voando 
baixo para a terra visando a perseguir 
presas
Antes das canetas, as penas dos cisnes sibilantes foram 
extensamente usadas para a escrita. Milhares dessas 
aves foram mortas por suas penas, tendo sido conduzidos 
quase à extinção. No entanto, devido ao seu isolamento, 
as populações do Ártico persistiram. 
Cisne-da-Tundra 
(ou sibilante)
Andorinha-
do-mar do 
Ártico
• Única espécie que migra do Ártico para a 
Antártica. Vivem em grandes colônias de 100 
pares. Podem mergulhar até 10 metros para se 
alimentar. Vivem 30 anos ou mais.
Migração
Andorinha-do-mar do Artico
• Viagem de longa distância 
entre ~ final de julho e 
outubro.
Vôo direto= ~6165 milhas
( 9.921,6 Km)
Gaivota de Herring
Um dos membros maiores da família. Ave monogâmica, 
aninhando em litorais rochosos, hábitos alimentares 
cosmopolitas, com boa memória para predadores
Mergulham superficialmente para 
capturar pequenos peixes, segurando-os 
em seu bico até que ele tem uma carga 
completa – pode levar até 61 peixes em 
uma única viagem. 
Papagaio-do-Mar
Organizam os peixes em seu bico utilizando 
uma língua áspera para segurá-los contra o céu 
da sua boca, enquanto pega o próximo peixe. 
Parte superior da boca tem espinhos 
direcionados para trás que seguram os peixes. 
Não são voadores graciosos, mas pode atingir 
velocidades deaté 88 km / hora. Ao chegar em 
terra, muitas vezes realizam pouso forçado!
Morsa
Muito sociais – reunem-se às centenas. Enquanto mergulham, o fluxo do 
sangue é desviado para longe de sua pele e gordura; quando se aquecem ao 
sol após um longo mergulho em água fria, o fluxo de sangue na superfície da 
gordura é aumentado, permitindo o ganho de calor.
Caribu (=Caribou)
Quatro sub-espécies no extremo norte. Encontrado principalmente na tundra, 
passam o inverno na taiga. Seus padrões de migração imprevisíveis fez com 
as culturas nativas levassem gerações para conduzi-los. Possui circulação em 
contracorrente como algumas aves e também fosfatos extras em seu sangue 
para aumentar o consumo de oxigênio em períodos frios.
Raposa-do-Ártico
Tocas podem ter 4-12 
entradas e cobrir até 30 
metros quadrados (323 
pés quadrados). Algumas 
cavernas podem ser 
usadas durante séculos, 
por muitas gerações, e, 
eventualmente, tornar-se 
enorme, com mais de 100 
entradas
Ramos pulmonares mais longos, com mais área de superfície do 
que espécies de clima temperado. Estrutura do pulmão aumenta 
o aquecimento e mistura de ar inalado fria com o ar quente 
exalado, melhorando a conservação de calor. 
Mamíferos do Ártico
(Carismozoa!)
• Whales (Beaked, Grey, Right, 
Sperm, White, Roqual)*
• Dolphins (Orca, Long-finned, 
White-beaked, Atlantic)* + 
Harbour porpoise (Phocoena
phocoena) 
• Seals (Harbour, Harp, 
Hooded, Bearded, Ringed)*
• Walrus (Odobenus rosmarus) 
• Sea Otter (Enhydra lutris)
• Polar bear (Ursus maritimus) 
• Grizzly Bear (Ursus arctos
horribilis)
• Caribou (Rangifer tarandus)
• Muskox (Ovibos moschatus)
• Arctic fox (Alopex lagopus)
• Grey wolf (Canis lupis)
• Red fox (Vulpes vulpes) 
• Yakut Horse
• Lemmings and Voles (Norway 
Lemming, Lemmus lemmus, Brown 
Lemming, Lemmus sibiricus)
• Arctic hare (Lepus arcticus) 
• Shrews
• Arctic ground squirrel, Citellus parryi
• Ermine (Mustela erminea) 
• Least weasel (Mustela nivalis) 
• Wolverine (Gulo gulo) 
* Also found in Antarctic
Ártico - Cadeia trófica costeira & marinha
Ártico – E os invertebrados?
• 2.000 espécies em geral, 550, no alto Ártico 
• Diptera (moscas), Hymenoptera (formigas, vespas, 
abelhas), Lepidoptera (traças, borboletas), alguns 
ectoparasitas de vertebrados de sangue quente, 
ácaros e Collembola (colêmbolos), relativamente mais 
bem sucedido. 
• Em ambientes árticos e alpinos extremos, com o frio 
limitando o período adequado para o vôo, algumas 
espécies exibem asas ou antenas reduzidas.
Plant Life in the Antarctic 
Region
Antarctic Pearlwort 
Colobanthus quitensis
Hairgrass Deschampsia 
antarctica
Lichens, Verrucaria, Xanthoria, Turgidosculum (Mastodia), 
Lecanora
Mosses, Muelleriella crassifolia
Tussock Grass Puccinellia macquariensis
Tussock Grass, Falkland 
Islands
Photographs by Rob Seppelt
Cadeia trófica - Antártica
Photographs by Rob Seppelt
Aves da Antártica
Photographs by Rob Seppelt
• Petréis (de Wilson, do Cabo, da neve) 
• Albatross (sobrancelha preto, cabeça cinza) 
• Corvo-marinho de olhos azuis (Phalacrocorax atriceps) 
• Pinguins (Imperador, de Adelle, Rei) 
• Andorinha-do-Mar do Ártico
Emperor, Aptenodytes forsteri
largest, found on mainland only
Macaroni, Eudyptes 
chrysolophus, most numerous of 
all the world's penguins, with an 
estimated world population of over 
9 million breeding pairs. Breed on 
peninsula and many outlying 
islands
Aves da Antártica
Photographs by Rob Seppelt
• Most highly studied, named 
after an area of the 
Peninsula called Adelie
Land (Adele, wife of 
explorer Jules Dumont 
d’Urville) Least 
conspicuous, very good 
camouflage from predators. 
Estimated at 2.5 million 
pairs, largest populatin near 
Ross Sea.
Pinguim-de-Adele, Pygoscelis adeliae
Antarctic Fish and other sea 
creatures
• Merluza negra (Dissostichus eleginoides) 
• Lulas
• Peixe-do-gelo antártico 
• águas-vivas 
• Estrelas-do-mar
Antarctic Ice Fish have antifreeze 
proteins that keep their blood from 
freezing, instead absorbing oxygen 
through their skin. Some lack 
hemoglobin (Thus the blood is 
more fluid and the animals save 
energy otherwise needed to pump 
blood through their body),. 
Antarctic Mammals
• Focas (Leopardo, -de-Weddell) * 
• Baleias (de barbatana - Azul, Jubarte, 
Dentada - Esperma) * 
• Orca (na família dos golfinhos, conhecido 
como baleia-com-dentes) *
*Também ocorrem no Ártico
Whales
Orca Blue Whale
Seals
Leopard – Most ferocious Weddell – Most well known
Invertebrados
• Em todo o continente antártico, as únicas criaturas que realmente 
vivem na terra são insetos. 
• Mosquitos e ácaros vivem em manchas de musgo que crescem em 
lados das montanhas rochosas, em pontos que estão abrigadas do 
vento. Ovos de insetos ficam congelados durante todo o inverno, e 
descongelam e eclodem no próximo ano. O musgo em que vivem 
muitas vezes abriga viveiros de pássaros, fertilizado por excrementos 
chamados de "guano". 
• Os carrapatos e piolhos também vivem nas aves marinhas, pinguins 
e focas 
• A maior criatura viva-terra em todo o continente é a mosca sem asas, 
cerca de seis milímetros de comprimento (cerca de 1/4 de polegada a 
1/2 polegada).
Project Explore, Val Olnes, Univ. of Minn.
Adaptações de Resposta
Proteção ou Confrontamento
• Migração
• Resistência física
• Hibernação
– Poecilotérmicos
– Homeotérmicos
Adaptações das Aves a 
Ambientes Frios
• Ovos “anticongelantes” 
• Pés frios, coração quente 
• lares acolhedores 
• Revestimentos múltiplos de pelos, penas, 
etc.
• Penas expandidas (“raquetes”) 
• Pés nodosos 
• Exposição longa ao calor
Impactos das Mudanças Climáticas
sobre a biota: Hipóteses
• Lemingues -Dinâmica Populacional afetadas pelas condições de 
neve e gelo - alimento sepultados no gelo / neve, comportamento 
prejudicados pela diminuição de profundidade dessas camadas
• Extensão do gelo do mar: 
Antártida – Pinguins-de-Adele; 
ursos polares do Ártico 
• Invernos mais quentes = 
Reduções nas populações de 
Krill
• Mudanças nos limites de 
sucessão entre Tundra / Taiga