Uso do radar penetrante no solo (GPR) na investigação dos solos dos tabuleiros costeiros no litoral norte do estado da Bahia

Foram estudados nove perfis ao longo de uma toposseqüência sobre os sedimentos do Grupo Barreiras, na Fazenda Rio Negro, município de Entre Rios (BA), utilizando a prospecção eletromagnética por meio do Radar Penetrante no Solo - "Ground-penetrating radar - GPR", objetivando analisar a utilização dessa ferramenta na aquisição de informações sobre as feições que ocorrem no solo, mediante a comparação entre os radargramas obtidos e a descrição pedológica. O equipamento utilizado foi um Geophysical Survey System modelo GPR SR system-2, com antena de 80 MHz. A análise radargramétrica confirmou o aparecimento dos fragipãs e duripãs em profundidade, que ocorrem sempre acompanhados de um processo de transformação dos solos do tipo Latossolo Amarelo e Argissolo Amarelo em Espodossolo. Os padrões de reflexão mostram claramente os domínios dos solos argilosos e dos solos arenosos, com e sem a presença dos horizontes endurecidos.

As dunas eólicas de Natal/RN: datação e evolução

The main purpose of this study is to present complementary information on eolian systems that occur in the Center-South portion of the city of Natal, Rio Grande do Norte State, Brazil. The investigation focused on the identification of eolian units, absolute luminescence dating of eolian sediments, to geophysical analysis by Ground Penetrating Radar (GPR), as well as qualitative identification of the use and terrain occupation in the study area. A map was elaborated in order to separate eolian geological units, and describe their deposicional and erosional characteristics, by aerial photo-interpretation. The study lead to the identification of six main units: Unit I - Blowouts (BW), Unit II - Active dunes field (DA), Unit III - Fixed dunes field (DF), Unit IV - Parabolic dunes field (DP), Unit V - Red parabolic dunes field (DV) and Unit VI - Devastated dunes surface (SD). Were analised by Termoluminescense (TL) Method Eight samples from units I, III, IV and V. The largest number of samples with similar or close resulted yielded ages about 15,000 years. Two GPR profiles were obtained in areas of the Dunes Park, near the "Natal s Conventions Center". Results showed the migration a new dune generation over on older one, the geologic contact between dunes and the Formação Barreiras (FB), and the groundwater level inside the dune unit. The qualitative study on the use and terrain occupation of the soil in some dunes fields in the study area, it was possible identify some use and occupation, as the following ones: the construction of residential and commercial buildings, dunes fields cutted for construction to access road and garbage deposition

Dois testes de imageamento com GPR em problemas de controle ambiental em regiões tropicais: migração de dunas e localização de dutos de óleo enterrados

Because the penetration depth of Ground Penetrating Radar (GPR) signals is very limited in high conductive soils, the usefullness of this method in tropical regions is not yet completly known. The main objective of this researh is to test the usefullness of the method in Brazil. Two typical problems where GPR has been used in Europe and North American were choosed for this test: the first one is to characterize the internal structures of a sand body and the second problem is the localization of old buried pipes lines. The first test was done near the city of São Bento do Norte, in the northern coast of Rio Grande do Norte state, NE Brazil. In this region, there is a sand dune that is migrating very fast in the direction of adjacent settling areas. To characterize the internal structure of the dune and its relationship to the prevailing wind direction, as a preliminary step to understand the dune migration, GPR profiles using the 400 MHz frequency were performed in E-W, N-S, NE-SW, and SE-NW directions over the sand dune intersecting at the top of the dune. The practical resolution of the GPR data is around 30 cm; this was sufficient to distinguish individual foresets inside the dune. After applying the elevation correction to the data, we identified that dips of bedding structures are smallest for the N-S profile, which is perpendicular to the dominant wind direction, largest for the E-W profile, and intermediate for the SW-NE and SE-NW profiles. Foresets in the E-W profile dip with angles varying from 2 to 6 degrees. In the E-W profile, the water table and a horizontal truncation interface separating two generations of dunes were identified, as well as an abrupt directional change in the foreset patterns associated to a lateral contact between two dune generations, the older one extending to the west. The used high frequency of 400 Mhz does not allow a penetration deep enough to map completely these internal contacts. The second test was done near Estreito, a small town near Carnaúbais city, also in Rio Grande do Norte state. In this locality, there are several old pipe lines buried in area covered by plantations where digging should be minimized. Several GPR profiles using the 400 and 200 MHz frequency were performed trying to intercept perpendicularly the possible pipe lines. Because of the high conductivity of the soil, the raw original data can hardly be use to identify the pipe lines. However, after an adequate processing over the 200 MHz profiles, six pipe lines were identified. As a global result of the tests, GPR can be very usefull if the conductivity of the ground is low or, in the case of medium conductivities of the soils, if adequate processing is performed

Iinterpretação conjunta de dados de GPR e medidas de permeabilidade sobre um análogo de reservatório siliciclástico falhado na bacia de Tucano, no NE do Brasil

It is presented an integrated geophysical investigation of the spatial distribution of faults and deformation bands (DB´s) in a faulted siliciclastic reservoir analogue, located in Tucano Basin, Bahia State, northeastern Brazil. Ground Penetrating Radar (GPR) and permeability measurements allowed the analysis of the influence of DB´s in the rock permeability and porosity. GPR data were processed using a suitable flow parametrization in order to highlight discontinuities in sedimentary layers. The obtained images allowed the subsurface detection of DB´s presenting displacements greater that 10 cm. A good correlation was verified between DB´s detected by GPR and those observed in surface, the latter identified using conventional structural methods. After some adaptations in the minipermeameter in order to increase measurement precision, two approaches to measure permeabilities were tested: in situ and in collected cores. The former approach provided better results than the latter and consisted of scratching the outcrop surface, followed by direct measurements on outcrop rocks. The measured permeability profiles allowed to characterize the spatial transition from DB´s to undeformed rock; variation of up to three orders of magnitude were detected. The permeability profiles also presented quasi-periodic patterns, associated with textural and granulometric changes, possibly associated to depositional cycles. Integrated interpretation of the geological, geophysical and core data, provided the subsurface identification of an increase in the DB´s number associated with a sedimentary layer presenting granulometric decrease at depths greater than 8 m. An associated sharp decrease in permeability was also measured in cores from boreholes. The obtained results reveal that radagrams, besides providing high resolution images, allowing the detection of small structures (> 10 cm), also presented a correlation with the permeability data. In this way, GPR data may be used to build upscaling laws, bridging the gap between outcrop and seismic data sets, which may result in better models for faulted reservoirs

Interpretação de dados de GPR com base na hierarquização de superfícies limitantes e na adaptação de critérios sismoestratigráficos

Due to its high resolution, Ground Penetrating Radar (GPR) has been used to image subsurface sedimentary deposits. Because GPR and Seismic methods share some principles of image construction, the classic seismostratigraphic interpretation method has been also applied as an attempt to interpret GPR data. Nonetheless some advances in few particular contexts, the adaptations from seismic to GPR of seismostratigraphic tools and concepts unsuitable because the meaning given to the termination criteria in seismic stratigraphy do not represent the adequate geologic record in the GPR scale. Essentially, the open question relies in proposing a interpretation method for GPR data which allow not only relating product and sedimentary process in the GPR scale but also identifying or proposing depositional environments and correlating these results with the well known Sequence Stratigraphy cornerstones. The goal of this dissertation is to propose an interpretation methodology of GPR data able to perform this task at least for siliciclastic deposits. In order to do so, the proposed GPR interpretation method is based both on seismostratigraphic concepts and on the bounding surface hierarchy tool from Miall (1988). As consequence of this joint use, the results of GPR interpretation can be associated to the sedimentary facies in a genetic context, so that it is possible to: (i) individualize radar facies and correlate them to the sedimentary facies by using depositional models; (ii) characterize a given depositional system, and (iii) determine its stratigraphic framework highligthing how it evolved through geologic time. To illustrate its use the proposed methodology was applied in a GPR data set from Galos area which is part of the Galinhos spit, located in Rio Grande do Norte state, Northeastern Brazil. This spit presents high lateral sedimentary facies variation, containing in its sedimentary record from 4th to 6th cicles caused by high frequency sea level oscillation. The interpretation process was done throughout the following phases: (i) identification of a vertical facies succession, (ii) characterization of radar facies and its associated sedimentary products, (iii) recognition of the associated sedimentary process in a genetic context, and finally (iv) proposal of an evolutionay model for the Galinhos spit. This model proposes that the Galinhos spit is a barrier island constituted, from base to top, of the following sedimentary facies: tidal channel facies, tidal flat facies, shore facies, and aeolic facies (dunes). The tidal channel facies, in the base, is constituted of lateral accretion bars and filling deposits of the channels. The base facies is laterally truncated by the tidal flat facies. In the foreshore zone, the tidal flat facies is covered by the shore facies which is the register of a sea transgression. Finally, on the top of the stratigraphic column, aeolic dunes are deposited due to areal exposition caused by a sea regression

Estimativa do teor de água no solo utilizando dados de radar de abertura sintética

Em virtude da crescente demanda mundial por alimentos, um monitoramento eficaz e em larga escala da umidade do solo constitui fator de grande importância para a previsão de safras. Este trabalho teve por objetivo apresentar uma técnica para o cálculo do teor de água no solo, utilizando modelos preditivos de umidade do solo, baseados em dados de radar de abertura sintética (SAR). Foram utilizados dados do SAR a bordo do JERS-1 ("Japanese Earth Resources Satellite") e dois modelos empíricos. O primeiro relaciona o coeficiente de retroespalhamento com a permissividade complexa (modelo de Dubois), e o segundo relaciona a permissividade complexa com o teor de água do solo e algumas de suas características físico-hídricas, tais como percentagem de areia e argila (modelo de Hallikainen). Inicialmente, os dados do SAR/JERS-1 foram calibrados e, por meio do modelo de Dubois, foram calculados os valores de permissividade complexa. Para tanto, foi necessário inserir níveis estimados de rugosidade do solo. A partir destes resultados, utilizou-se o modelo de Hallikainen para calcular a umidade volumétrica. A análise geral dos resultados indica que a técnica de estimação de umidade do solo a partir de imagens de radar de abertura sintética, utilizada neste estudo, mostrou-se física e matematicamente exeqüível. No entanto, apresentou uma precisão moderada, não sendo ainda recomendada para o uso operacional no mapeamento de umidade do solo. A análise dos resultados revelou também que a precisão dos dados é bastante influenciada pela precisão dos valores de rugosidade introduzidos.

Uso de sistema GPR (Ground Penetring Radar) na avaliação de atributos de um solo sob plantio de cana-de-açúcar

O GPR utiliza técnica indireta para investigação das estruturas de subsuperfície, sendo caracterizado como método não-invasivo, o qual permite extrair informações ao longo do perfil de solo sem perfurar, sondar ou escavar. Este trabalho teve o objetivo de avaliar a utilização do GPR no estabelecimento de atributos físicos do solo em área de cultivo com cana-de-açúcar, além de estabelecer sua correlação com o método do cilindro volumétrico. A área de estudo está localizada no município de Bom Sucesso - PR, sendo utilizada com cultura da cana há mais de 20 anos. Foram obtidas amostras de solos indeformadas com cilindro volumétrico nas profundidades de 0-0,1, 0,1-0,2, 0,2-0,3, 0,3-0,4 e 0,4-0,5 m, ao longo de três transeptos paralelos, sendo o central referente à linha de plantio (transepto 2) e os outros dois correspondentes às entrelinhas laterais (transeptos 1 e 3). Os valores de densidade e porosidade total, obtidos por meio das amostras físicas, foram inicialmente interpretados para verificar o estado do solo nas linhas e nas entrelinhas de cana, nas cinco profundidades. Posteriormente, foram correlacionados com os valores das constantes dielétricas (K) adquiridos pelo georradar, porém apenas para a camada de 0,4-0,5 m, uma vez que as camadas superficiais até a profundidade de 0,4 m não puderam ser avaliadas devido às limitações técnicas do equipamento, aliadas às condições físicas e químicas do solo, que acabaram por prejudicar as reflexões. A densidade mostrou-se menor nas linhas, quando comparada às entrelinhas, para as camadas de 0-0,1 e 0,2-0,3 m. A porosidade total foi menor nas entrelinhas do que nas linhas na camada de 0-0,1 m. Os valores de K foram maiores nas linhas, onde a umidade e a porosidade total foram maiores, e menores nas entrelinhas, onde as densidades encontravam se próximas ao limite crítico. A correlação de K com a densidade e porosidade total não foi significativa. Pequenas modificações na porosidade do solo em função do aumento da densidade foram suficientes para diminuir o valor de K nas entrelinhas, devido à redução na quantidade de água nos poros. Esse fato pode ser confirmado pela correlação de K com a umidade. Assim, pode-se dizer que o georradar foi extremamente sensível à variação de umidade no solo, apresentando melhores resultados para esta variável do que para a densidade e porosidade total determinada por meio do cilindro volumétrico.

Monitoramento da atenuação natural de pluma de contaminação pelo método de radar de penetração no solo (GPR)

O monitoramento da atenuação natural em áreas contaminadas tem se mostrado uma técnica alternativa e de baixo custo para a remediação de áreas contaminadas. A degradação por microorganismos é um dos processos mais importantes na atenuação natural de contaminantes, especialmente compostos de fase líquida não aquosa (NAPL). em muitos casos, a ação efetiva deste processo resulta na geração de ácidos orgânicos, que sob elevadas concentrações ocasionam a dissolução de minerais presentes em subsuperfície onde se encontra a contaminação, com conseqüente liberação de íons. O aumento na quantidade de íons colabora para o aumento da condutividade elétrica do meio. O princípio físico da técnica de Radar de Penetração no Solo (GPR) é a emissão de ondas eletromagnéticas de alta freqüência. A propagação da onda eletromagnética é condicionada à freqüência de sinal emitido e as propriedades elétricas do meio. O aumento da condutividade elétrica do meio resulta na atenuação do sinal e, por conseqüência, na diminuição da profundidade de penetração da onda eletromagnética. Este fator permite o monitoramento de áreas contaminadas sob atenuação natural a partir de análises temporais com o GPR. Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre perfis de GPR adquiridos em 1998 e 2003 em uma área contaminada por compostos de fase líquida leve não aquosa (LNAPL), sob atenuação natural. Os resultados indicam um aumento da condutividade elétrica do meio, a partir da atenuação acentuada do sinal GPR observada nas seções de 2003. Este aumento pode estar associado à liberação de íons por dissolução de minerais, pelo ataque de ácidos orgânicos resultantes do processo de biodegradação.

Estratigrafia da sucessão sedimentar Pós-Barreiras (Zona Bragantina, Pará) com base em radar de penetração no solo

Investigação pioneira aplicando Radar de Penetração no Solo (GPR) na área da Praia do Atalaia, norte do Brasil, nos permitiu caracterizar, pela primeira vez, fácies e estratigrafia dos depósitos conhecidos informalmente como Sedimentos Pós-Barreiras (Plioceno e mais recente). Esta sucessão sedimentar recobre discordantemente o embasamento miocênico, representado pelas formações Pirabas/Barreiras. Três unidades estratigráficas foram reconhecidas. A Unidade 1, inferior, consiste em um intervalo com 6 m de espessura média dominado por reflexões pobremente definidas e de baixa amplitude, e que intergradam com reflexões de média escala dos tipos tangencial, obliquo e hummocky. A Unidade 2, intermediária, possui cerca de 9 m de espessura e inclui, principalmente, reflexões oblíquas de larga escala, cujas configurações variam de paralela, tangencial, sigmoidal a sigmoidal-complexa. A Unidade 3, superior, corresponde a um intervalo entre 3,5 e 9 m de espessura, sendo dominada por reflexões hummocky, seguidas por reflexões de média escala dos tipos oblíquo, paralelo a sub-paralelo, e em corte-e-preenchimento. A análise da configuração das reflexões internas e geometria das reflexões nos leva a propor que a unidade correspondente aos Sedimentos Pós-Barreiras é mais variável faciologicamente que inicialmente imaginado, incluindo depósitos eólicos (dunas costeiras), bem como depósitos de cordão litorâneo, planície de maré, canal e mangue. Além disto, o mapeamento das três unidades descritas acima é importante para desvendar a complexidade de sedimentação versus erosão durante o Neógeno tardio no norte do Brasil.

Inspecção de infraestruturas ferroviárias. Avaliação não destrutiva com o radar de prospecção.

As infraestruturas ferroviárias são cada vez mais, essenciais para o serviço de mobilidade de pessoas e bens em curtas e em longas distâncias. A notável evolução da indústria e da tecnologia impulsionou o desenvolvimento socioeconómico dos países e por sua vez, a densidade das redes de transporte. Com base nesta expansão as entidades gestoras dos caminhos-de-ferro têm como função oferecer cada vez melhores serviços de transporte e, por conseguinte, garantir um elevado nível de segurança e conforto aos passageiros conjugando-os, claro, com os recursos que dispõem. Hoje em dia, as noções de manutenção e conservação das vias férreas estão directamente ligadas com a segurança dos utilizadores. Daqui resulta que as inspeções das vias são cada vez mais importantes para o bom funcionamento das mesmas. Assim, o objectivo desta dissertação consiste em propor uma metodologia para uma melhor avaliação das infraestruturas ferroviárias em tempo real. Ou seja, o intuito será de diminuir o tempo de inspecção das vias férreas, com base na antecipada caracterização dos parâmetros eletromagnéticos dos materiais ferroviários, em especial, do balastro contaminado com solo. Pretendeu-se desenvolver ensaios em laboratório que simulem as várias hipóteses de contaminação do balastro que podem existir numa via tradicional, variando o nível de contaminação do balastro e o teor em água do solo. Posteriormente, através da medição em contínuo da camada de balastro, com o apoio do radar de prospecção, GPR, irão ser estudadas as constantes dieléctricas dos diferentes casos de estudo. A metodologia em estudo procura estabelecer uma relação entre os dados obtidos em laboratório, através do radar de prospecção, e a medição dos parâmetros geométricos de via numa via em serviço, analisando, principalmente, as zonas de deterioração. A utilização do GPR mostrou ser uma ferramenta eficiente para avaliação da condição da via, permitindo observar a evolução ao longo do tempo da contaminação do balastro.

Estimation of surface roughness in a semiarid region from C-band ERS-1 synthetic aperture radar data

In this study, we investigated the feasibility of using the C-band European Remote Sensing Satellite (ERS-1) synthetic aperture radar (SAR) data to estimate surface soil roughness in a semiarid rangeland. Radar backscattering coefficients were extracted from a dry and a wet season SAR image and were compared with 47 in situ soil roughness measurements obtained in the rocky soils of the Walnut Gulch Experimental Watershed, southeastern Arizona, USA. Both the dry and the wet season SAR data showed exponential relationships with root mean square (RMS) height measurements. The dry C-band ERS-1 SAR data were strongly correlated (R² = 0.80), while the wet season SAR data have somewhat higher secondary variation (R² = 0.59). This lower correlation was probably provoked by the stronger influence of soil moisture, which may not be negligible in the wet season SAR data. We concluded that the single configuration C-band SAR data is useful to estimate surface roughness of rocky soils in a semiarid rangeland.

Relações entre qualidade da água e uso do solo em Goiás: uma análise à escala da bacia hidrográfica

Este trabalho teve por objetivo principal investigar possíveis relações entre qualidade da água e uso do solo em bacias hidrográficas de abastecimento público em Goiás. Nesse sentido, foram compilados dados de 174 captações, operadas pelo Saneamento de Goiás entre janeiro/2002 e dezembro/2004. Médias anuais de seca e de cheia, de turbidez, cor aparente, pH, cloretos e índices de coliforme total e fecal foram relacionadas, por análise de componentes principais, em um índice de qualidade de água (IQA). Com base no mapa de cobertura e uso do solo de Goiás, à escala de 1:250.000, e um mosaico de imagens SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), foram delimitadas as bacias de 89 das captações, para as quais foi calculado um Índice Normalizado de Vegetação Remanescente (NRVI). Cor aparente, turbidez, pH, ICT e ICF estiveram aquém dos padrões legalmente requeridos em até 62,43% das captações analisadas, principalmente nos períodos de cheia, quando os piores valores de IQA são observados. Os resultados indicaram que o IQA utilizado é sensível às variações sazonais e responde ao aporte de sedimentos e matéria orgânica por escoamento superficial. Da mesma forma, esse índice se relaciona, ainda que de forma tênue, às variações regionais nos valores de NRVI. Assim, novos estudos, levando-se em conta outros parâmetros de qualidade da água (como nitrogênio e fósforo) e diferentes escalas da paisagem (ex. zona ripária), são necessários, com vistas a uma melhor determinação dessas relações.

Solo los Hechos 2001-2002. Un breve recorrido por las relaciones de los Estados Unidos en materia de defensa y seguridad con América Latina y El Caribe

A comienzos de septiembre del año 2001, el Congreso de los Estados Unidos se encontraba inmerso en el debate de algunos temas de seguridad nacional relacionados con América Latina, entre ellos, la nueva Iniciativa Andina Antidrogas propuesta por la administración Bush y la continuidad de la presencia militar en la isla puertorriqueña de Vieques. Después del 11 de septiembre, y a pesar de su importancia crucial en la región, ambos temas pasaron a ser señales casi imperceptibles en la pantalla del radar político de Washington, y si bien es cierto que los programas militares que los Estados Unidos desarrollan en América Latina no se detendrán, es posible anticipar algunos cambios en su desarrollo como respuesta a los ataques terroristas de que fue objeto este país.

Impacto do balanço hídrico em diferentes tipos de solos: comparação entre dados de radar-pluviômetro e análise de tendência da chuva em área agrícola

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Aplicação de dados multisensor (SAR e ETM+) no reconhecimento de padrões de uso e ocupação do solo em costas tropicais: Costa Amazônica, Amapá, Brasil

Os estudos ambientais necessitam de informações sobre a cobertura e o uso da terra. Este trabalho apresenta a aplicação de dados de sensores remotos orbitais (óticos e de radares) na validação de padrões de uso e cobertura do solo na planície costeira amapaense para fins de mapeamento e reconhecimento da dinâmica natural e antrópica. Esta costa é submetida a uma dinâmica intensa devido à magnitude dos processos costeiros (marés-pororoca), sua localização geográfica, influenciada pelo rio Amazonas e pela Zona de Convergência Intertropical, e processos antrópicos associados à bubalinocultura. A análise foi realizada aplicando-se dados de satélite (JERS-1, RADARSAT-1, Landsat 7 e DEM do SRTM) digitalmente processados em abordagem multisensor, multiescala e multitemporal, correlacionada com dados pretéritos e informações de campo. A análise dos produtos gerados e dados colaterais permitiu distinguir oito padrões de uso e cobertura do solo: florestas de mangue, florestas de várzeas, campos arbustivos, áreas de vegetação campestre, campo antrópico, zona de intermaré, canal estuarino e lagos, além de feições morfológicas lineares associadas a estes padrões. Estas informações são importantes para o mapeamento dos ambientes costeiros e fundamentais para o reconhecimento da dinâmica na região.