Análise e modelagem hidrometeorológica na Bacia do Rio Tocantins em Marabá-PA

Esta pesquisa objetivou desenvolver um modelo estatístico de previsão de vazão para Marabá - PA, bem como avaliar a estrutura dinâmica atmosférica associada aos extremos do regime hidrológico da bacia do rio Tocantins. O modelo hidrológico de regressão linear múltipla utilizou as séries de observações fluviométricas e pluviométricas obtidas no banco de dados da ANA. Os testes de validação do modelo estatístico com coeficiente de Nash acima de 0,9 e erro padrão de 1,5 % e 5% nos períodos de cheia e estiagem, respectivamente, permitem que as previsões de vazão em Marabá possam ser geradas com antecedência de 2 a 4 (3 a 5) dias para o período da cheia (estiagem). Através da técnica de composições considerando todos os anos com registro de vazão acima/muito acima e abaixo/muito abaixo do normal, obtidos pela metodologia dos percentis, investigaram-se as características regionais da precipitação e a estrutura dinâmica atmosférica em cada mês (Novembro a Abril). As composições dos anos com vazão acima/muito acima mostraram que a precipitação sobre a bacia foi acima do normal em todos os meses, sendo que os padrões de grande escala indicaram a configuração associada ao fenômeno La Niña no Pacífico e condições de resfriamento no Atlântico Sul; intensificação tanto do ramo ascendente zonal da célula de Walker como do ramo ascendente meridional da célula de Hadley; intensificação da Alta da Bolívia posicionada mais a leste e anomalias negativas de ROL associadas à atuação conjunta da ZCAS e ZCIT. Inversamente, as composições dos anos com vazão abaixo/muito abaixo evidenciaram a predominância de precipitação abaixo do normal em toda bacia hidrográfica, a qual se associou com as condições de aquecimento (El Niño) sobre o Pacífico, Atlântico sul aquecido, célula de Walker e Hadley com enfraquecimento dos movimentos ascendentes, posicionamento da Alta da Bolívia mais a oeste com anomalias positivas de ROL indicando inibição da atividade convectiva tropical. Adicionalmente, uma análise quantitativa dos impactos sócio-econômicos sobre os principais núcleos da cidade de Marabá revelou que aproximadamente 10 mil pessoas (5% da população) são atingidas pela cheia do rio Tocantins com custos nas operações de enchente acima de R$ 500.000,00, considerando o caso de 2005.

Estudo observacional sobre os eventos de seca meteorológica e hidrológica na região de Marabá-PA no sudeste da Amazônia Oriental

O objetivo do presente trabalho foi investigar os aspectos observacionais dos eventos de seca meteorológica e hidrológica na região de Marabá localizada no sudeste do Pará na Amazônia oriental. Utilizou-se uma base de dados mensais de precipitação e cota no período de 1971 a 2010. Os eventos de seca meteorológica foram selecionados através de índices de precipitação negativa (segundo a metodologia do índice de anomalia de chuva- IAC) e os eventos de seca hidrológica do rio Tocantins foram baseados em índices extremos de cota fluviométrica abaixo do normal (através da metodologia da anomalia padronizada). Para as condições de seca meteorológica, os eventos concentram-se em sua grande maioria nas categorias de seca Fraca (FRA) e Moderada (MOD), com maior frequência de seca FRA nos meses de Fevereiro (38%), Junho (37%) e Dezembro (34%), enquanto que a seca MOD é mais frequente em Agosto (39%), Setembro (42%) e Outubro (32%). Quanto aos eventos de seca hidrológica (cota fluviométrica abaixo do normal) do rio Tocantins, os resultados mostram que a ocorrência mensal dos eventos é aleatória e pode ser observado ao longo de todo ano, independente do mês ser de enchente ou vazante. A duração dos eventos não apresenta regularidade ao longo do período estudado. Quanto à estrutura dinâmica dos padrões oceânicos e atmosféricos de grande escala associados aos eventos de seca meteorológica e hidrológica observaram-se que os eventos estão relacionados com um padrão de aquecimento (El Niño) no Pacífico equatorial e condições de aquecimento no Atlântico tropical norte, cujas condições oceano-atmosféricas de grande escala propiciam a intensificação tanto do ramo descendente zonal da célula de Walker como do ramo descendente meridional da célula de Hadley, que induzem a inibição significativa da atividade convectiva, explicando consequentemente a ocorrência dos eventos de seca na região. Analisou-se também a relação entre os eventos de seca e o registro de focos de calor (queimadas) na região de Marabá, durante os anos de 2000 a 2009, sendo que a correlação em torno de 43% confirma a sinergia entre seca e queimada, ou seja, a floresta torna-se mais inflamável sob condições de déficit hídrico.

Anemômetro ultrassônico baseado em sensor de distância

In this work we propose the development of an ultrasonic anemometer using distance sensors. The wind is an important tool for studying the dynamics of the atmosphere, changes in climate and agricultural crops meteorological variable. Thus it is necessary advances in studies that provide increasingly characterizing the behavior of the wind. Currently there are several types of anemometers to measure wind speed, among which stands out due to the ultrasonic anemometer accuracy in measurements. But this device has a high cost difficult to use. Therefore, we sought to lower the cost of the ultrasonic anemometer, developing an apparatus capable of measuring wind velocity using distance sensors. In this type of anemometer wind speed is measured based on the transit time of the ultrasonic pulse, in this same distance sensors to space technique measures. Here various assemblies seeking the best configuration which could use the distance sensor to measure wind speed were made. Arrangements bulkhead and separate transducers are examples of worked assemblies that will be detailed in chapter 3. With the measures collected (with and without wind) histograms, which show the distribution of records transit time of the sound wave for each case were generated. Two of the studied configurations show favorable results regarding the use of the distance sensor as the wind speed.

ESTUDO DE IMPACTE AMBIENTAL DO ALQUEVA - CLIMA

A circulação atmosférica é fortemente influenciada pela superfície da Terra, reflectindo a estrutura espacial da orografia, das massas de água e da cobertura do solo. As heterogeneidades observadas na superfície do planeta são uma das razões da existência de energia disponível, a partir da qual se pode manter um ciclo de conversões de Energia e Entropia, que estão na base da circulação observada. Não quer isto dizer, no entanto, que qualquer alteração significativa e permanente da superfície se traduza necessariamente numa correspondente alteração climática. Na verdade, existem certos condicionamentos dinâmicos que favorecem o efeito das grandes e médias escalas horizontais, de tal modo que uma alteração intensa mas localizada no espaço pode ter um efeito desprezável, enquanto uma outra alteração mais ténue mas extensa pode ser muito mais significativa. O conceito de escala tem por isso um papel central na Meteorologia. Convencionalmente fala-se em quatro escalas distintas na dinâmica da Atmosfera - a Escala Planetária (dezenas de milhares de km), a Escala Sinóptica (milhares de km), a Mesoscala (dezenas de km) e a Microscala - verificando-se que as duas escalas intermédias têm um papel fundamental na definição do clima observado em cada local. Na latitude de Portugal, em particular, observa-se que os regimes de circulação médios e a precipitação são em grande medida condicionados pela escala sinóptica, especialmente no período de Inverno, em que ocorre a maior parte da precipitação sob a forma de precipitação frontal. No entanto é também bem conhecida a influência de circulações de mesoscala no estabelecimento de diferenciação climática entre locais relativamente próximos. Por outro lado, o valor local de diversos parâmetros atmosféricos é muitas vezes fortemente condicionado por condições que ocorrem numa escala horizontal ainda mais pequena, influenciando por exemplo a exposição ao Sol ou ao Vento com consequências, por vezes significativas, em termos de Temperatura. O empreendimento do Alqueva, dada a natureza das alterações introduzidas e a sua extensão horizontal, implicará com certeza alterações microclimáticas e poderá implicar alterações na circulação de mesoscala da região envolvente. Na verdade, é aparentemente um dos poucos empreendimentos localizados capaz de ter efeito à escala regional, em termos climáticos.

Calibração radiométrica de instrumentação óptica espectrofotométrica

Os espectrómetros instalados a bordo de satélites e à superfície da Terra têm desempenhado um papel fundamental na compreensão da química e dinâmica da atmosfera e na monitorização da poluição ambiental. O SPATRAM (SPectrometer for Atmosferic TRAcers Measurements) é um espectrómetro ultravioleta – Visível que compreende a região espectral entre 250-950nm e se encontra instalado no Instituto de Ciências da Terra (ICT) desde Abril de 2004. Enquanto isso, em 2012, um novo modelo do instrumento SPATRAM foi desenvolvido no ICT e foi chamado SPATRAM2. O objectivo do trabalho proposto é a calibração radiométrica do espectrómetro SPATRAM2, utilizando uma lâmpada de halogéneo e uma esfera de integração. A calibração radiométrica do sistema SPATRAM2 permitirá obter a radiação solar directa, com alta resolução espectral, o que actualmente não se encontra disponível. Este tipo de medição poderá ter um papel importante na investigação e desenvolvimento na área da energia solar e aplicações; Radiometric Calibration of Spectrophotometric Optical Instrumentation Abstract: Spectrometers installed aboard satellites and located on Earth’s surface have played a fundamental role to understand atmosphere’s chemistry and dynamic and to monitor environmental pollution. The SPATRAM (SPectrometer for Atmosferic TRAcers Measurements) instrument is an ultraviolet spectrometer – visible that covers spectral region between 250-950nm and it is installed in Instituto de Ciências da Terra (Institute of Earth Sciencies), ICT, since April 2004. Meanwhile, in 2012, a new model of SPATRAM instrument was developed in ICT and was called SPATRAM2. The goal of this project is the radiometric calibration of the SPATRAM2 spectrometer using a halogen lamp and an integrating sphere. Radiometric calibration of SPATRAM2 system will provide direct solar radiation, with high spectral resolution, that is not available nowadays. This type of measurement may play an important role in solar energy’s progress and investigation.

Análise de eventos pluviais no mês de agosto em Belém.

As precipitações pluviais em Belém são frequentes e abundantes no período de dezembro a maio e passam por reduções entre os meses de junho a novembro. O objetivo neste trabalho foi avaliar eventos pluviais no mês de agosto em Belém para identificar respostas associadas a condições de tempo e clima na Amazônia. Foram analisados 43 anos (1971 a 2014) de dados diários usando estatística descritiva e análises de anomalias. Os resultados evidenciaram que a pluviosidade em Belém se intensifica em anos de eventos extremos como o La Niña forte e passa por reduções em anos de El Niño forte. A variabilidade pluvial no mês de agosto está associada a efeitos de grande e mesoescala na América do Sul decorrentes de sistemas meteorológicos que modulam a dinâmica da atmosfera na região.

Quantificação de fluxos de mercúrio gasoso na interface solo/atmosfera utilizando câmara de fluxo dinâmica: aplicação na bacia do Rio Negro

Gaseous mercury sampling conditions were optimized and a dynamic flux chamber was used to measure the air/surface exchange of mercury in some areas of the Negro river basin with different vegetal coverings. At the two forest sites (flooding and non-flooding), low mercury fluxes were observed: maximum of 3 pmol m-2 h-1 - day and minimum of -1 pmol m-2 h-1 - night. At the deforested site, the mercury fluxes were higher and always positive: maximum of 26 pmol m-2 h-1 - day and 17 pmol m-2 h-1 - night. Our results showed that deforestation could be responsible for significantly increasing soil Hg emissions, mainly because of the high soil temperatures reached at deforested sites.

Quantificação de fluxos de mercúrio gasoso na interface solo/atmosfera utilizando câmara de fluxo dinâmica: aplicação na bacia do Rio Negro

Gaseous mercury sampling conditions were optimized and a dynamic flux chamber was used to measure the air/surface exchange of mercury in some areas of the Negro river basin with different vegetal coverings. At the two forest sites (flooding and non-flooding), low mercury fluxes were observed: maximum of 3 pmol m-2 h-1 - day and minimum of -1 pmol m-2 h-1 - night. At the deforested site, the mercury fluxes were higher and always positive: maximum of 26 pmol m-2 h-1 - day and 17 pmol m-2 h-1 - night. Our results showed that deforestation could be responsible for significantly increasing soil Hg emissions, mainly because of the high soil temperatures reached at deforested sites.

Efeito de sistemas de preparo e de cultura na dinâmica da matéria orgânica e na mitigação das emissões de CO2

Neste estudo, ajustou-se um modelo exponencial de primeira ordem aos dados de carbono orgânico (CO) e N total (NT) do solo, do 5º e 9º ano de um experimento instalado em um Podzólico Vermelho-Escuro, em Eldorado do Sul (RS). Determinaram-se os parâmetros da dinâmica da matéria orgânica e simularam-se os estoques de CO e NT do solo em três sistemas de preparo (convencional-PC, reduzido-PR e plantio direto-PD) e três sistemas de cultura (aveia/milho-A/M, aveia + ervilhaca/milho-A + E/M e aveia + ervilhaca/milho + caupi A + E/M + C). A taxa de decomposição da matéria orgânica do solo diminuiu de 0,054 ano-1, no sistema com lavração e gradagem (PC), para 0,039 ano-1, no solo escarificado (PR), e 0,029 ano-1, no solo não revolvido (PD). Estimou-se que os estoques de CO e NT do solo em 1990 (30,78 Mg ha-1 e 2.200 kg ha-1) diminuirão para 16,11 Mg ha-1 e 1.396 kg ha-1 na combinação PC - A/M. Por sua vez, no sistema PD - A + E/M + C, os estoques de CO e NT do solo em 1990 (32,52 Mg ha-1 e 2.690 Mg ha-1) tenderão a aumentar a estoques estáveis de 54,83 Mg ha-1 e 7.966 kg ha-1, respectivamente. Os sistemas de manejo sem revolvimento do solo e alto aporte de resíduos apresentaram efeito positivo na mitigação das emissões de CO2. Enquanto o sistema PC-A/M apresentou um efluxo líquido (emitido pelo solo > fixado pelas culturas por fotossíntese) de 2,08 Mg CO2 ha-1 para atmosfera no ano de 1994, o sistema PD - A + E/M + C mostrou um influxo líquido (emitido pelo solo < fixado pelas culturas) de CO2 de 1,79 Mg ha-1 ano-1. Atingidos os estoques estáveis de CO no solo estimados pelo modelo, o solo no sistema PD - A + E/M + C terá seqüestrado aproximadamente 142 Mg CO2 ha-1, em comparação ao sistema PC-A/M.

Dinâmica floral e abortamento de flores em híbridos de canola e mostarda castanha

O objetivo deste trabalho foi avaliar a dinâmica floral e determinar o índice de abortamento de flores de híbridos de canola (Brassica napus) e de mostarda castanha (Brassica juncea), bem como determinar suas relações com as condições meteorológicas do Sul do Brasil. Durante a floração, dez híbridos de canola e dois de mostarda foram avaliados a cada três dias quanto ao número de flores abertas, de síliquas e de flores abortadas. O número acumulado e relativo de flores foi usado para avaliação da dinâmica floral. A relação desses números com a soma térmica acumulada durante a floração foi determinada por meio de modelo logístico. A partir dos coeficientes desse modelo, identificaram-se grupos de genótipos com diferentes taxas de emissão de flores. O abortamento de flores entre híbridos variou de 10,53 a 45,96% e correlacionou-se com a temperatura e a demanda evaporativa da atmosfera. Genótipos com maiores tempos térmicos entre o período de máxima emissão de flores e o final da floração geralmente apresentam maiores percentagens de abortamento de flores. O ajuste dos dados de emissão de flores aos de soma térmica do período da floração, por meio de modelo logístico, permite simular a dinâmica floral de híbridos de canola e mostarda castanha.

Padrão de ocorrência de doenças em mamão armazenado sob atmosfera controlada

O objetivo deste trabalho foi avaliar a dinâmica de evolução de doenças pós-colheita do mamão armazenado sob atmosfera controlada, contendo 3,0% de O2 e 6,0% de CO2 ou 3,0% de O2 e 3,0% de CO2, em relação aos armazenados sob atmosfera ambiente, na simulação de condições de exportação refrigerada (10ºC) via marítima, e de comercialização no mercado europeu dos mamões 'Sunrise Solo' e 'Golden'. Constatou-se que a atmosfera controlada contendo 3% de O2 e 6% de CO2 promoveu maior perda de frutos, descartados devido à ocorrência das principais doenças pós-colheita: Antracnose, Podridão Peduncular, Mancha Chocolate e, principalmente, Pinta Preta, em ambas as cultivares. Acredita-se que a elevação da concentração de CO2 tenha provocado injúria fisiológica e que isto tenha favorecido a infecção dos tecidos e sua colonização.

Respostas dinâmicas em sistemas distribuídos e decomposição forçada da superfície livre para um modelo acoplado Oceano-Atmosfera

O objetivo deste trabalho é a introdução e desenvolvimento de uma metodologia analítico-simbólica para a obtenção de respostas dinâmicas e forçadas (soluções homogêneas e não homogêneas) de sistemas distribuídos, em domínios ilimitados e limitados, através do uso da base dinâmica gerada a partir da resposta impulso. Em domínios limitados, a resposta impulso foi formulada pelo método espectral. Foram considerados sistemas com condições de contorno homogêneas e não homogêneas. Para sistemas de natureza estável, a resposta forçada é decomposta na soma de uma resposta particular e de uma resposta livre induzida pelos valores iniciais da resposta particular. As respostas particulares, para entradas oscilatórias no tempo, foram calculadas com o uso da fun»c~ao de Green espacial. A teoria é desenvolvida de maneira geral permitindo que diferentes sis- temas evolutivos de ordem arbitrária possam ser tratados sistematicamente de uma forma compacta e simples. Realizou-se simulações simbólicas para a obtenção de respostas dinâmicas e respostas for»cadas com equações do tipo parabólico e hiperbólico em 1D,2D e 3D. O cálculo das respostas forçadas foi realizado com a determinação das respostas livres transientes em termos dos valores iniciais das respostas permanentes. Foi simulada a decomposição da resposta forçada da superfície livre de um modelo acoplado oceano-atmosfera bidimensional, através da resolução de uma equação de Klein-Gordon 2D com termo não-homogêneo de natureza dinâmica, devido a tensão de cisalhamento na superfície do oceano pela ação do vento.

Integração semi-Lagrangeana num modelo oceano-atmosfera e ajuste geostrófico no domínio tempo

Este trabalho visa o uso da função de Green de valor inicial no ajuste geostrófico e do método Semi-Lagrangeano na integração de um modelo acoplado oceano-atmosfera descrito pelas equações de águas rasas. O ajuste geostrófico é considerado atravées de perturbações na pressão e do vento. No caso de sistemas sem rotação, é discutida a relação da equação hidrostática com ondas longas não-dispersivas. Com rotação, a conservação da vorticidade potencial permite escolher a elevação correspondente a um estado de equilíbrio geostrófico. O sistema de equações de águas rasas é desacoplado em equações de Klein-Gordon com valores iniciais e termos não-homogêneos acoplados. A resposta dinâmica formada pela resposta transiente e a resposta forçada é obtida para uma perturbação inicial da elevação. A ação do vento como forçante nas equações de momento 2D, através do transporte de Eckman, conduz a uma equação de águas rasas forçada. Uma decomposição da resposta forçada é realizada com uma resposta permanente, que satisfaz a equação de Helmholtz , e com o uso da base dinâmica gerada pela resposta impulso. Um modelo hidrodinâmico 3D introduzido por Casulli e governado por equações não-lineares de águas rasas é integrado na vertical para a obtenção de um modelo 2D. Com isto, as condições de contorno devido a tensão do vento e a fricção devido a topografia do fundo, transformam-se em forçantes do modelo. O modelo foi integrado com um método semi-implícito em diferenças finitas, utilizando-se o método Semi-Lagrangeano para a parte advectiva. Simulações simbólicas foram realizadas para o ajuste geostrófico devido a perturbações de duração infinita e finita para a elevação e para o efeito da tensão do vento. Foram realizadas simulações numéricas para variadas geometrias, em particular a Baia de Guanabara e a Lagoa do Patos.

Caracterização do aporte de poluentes oriundos da atividade sucroalcooleira para a atmosfera, água, solo e sedimento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da dinâmica atmosférica subterrânea na determinação da capacidade de carga turística na caverna de Santana (Petar, Iporanga, SP)

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE