Identificação de ondas de Rossby a partir de diagramas de Hovmoller da concentração de clorofila entre as latitudes de 25o S e 45o S do Oceano Atlântico

Ondas de Rossby são ondas planetárias oceânicas de ocorrência quase global com comprimentos de onda da ordem de centenas a milhares de quilômetros, períodos da ordem de meses a anos e amplitudes superficiais da ordem de centímetros, causando anomalia da altura da superfície do mar (AASM). Transportando grandes quantidades de energia e influenciando diretamente a circulação de larga escala e o clima global, sua propagação de fase acontece sempre para oeste e sua velocidade é predominantemente uma função da latitude. É sabido que relações entre AASM e concentração de clorofila (CC) podem ser encontradas em todas as bacias oceânicas, evidenciando uma clara influência de fenômenos físicos em fenômenos biológicos. O presente trabalho visa a identificação de ondas de Rossby através da visualização de dados de CC, que, quando comparados a de AASM, apresentaram comprimento, período e velocidade de fase conforme previsto teoricamente para ondas de Rossby baroclínicas do primeiro modo vertical. A região de estudo, entre as latitudes de 25o S e 45o S, é caracterizada pela presença da Corrente do Atlântico Sul, da convergência subtropical e da faixa de rotacional nulo do vento e é, portanto, sede de importantes fenômenos oceanográficos de larga escala. Ambos os conjuntos de dados foram obtidos por sensoriamento remoto e submetidos a uma cadeia de filtros bidimensionais de resposta impulsiva finita (FIR2D) cujo funcionamento de baseia no princípio de convolução entre a série temporal e uma matriz-filtro. Os sinais filtrados foram decompostos em componentes propagantes e não-propagantes e entre os propagantes foi feita a separação das componentes em diversas bandas espectrais definidas por seus períodos centrais. Diagramas de Hovmoller foram confeccionados e as velocidades de fase foram obtidas através da transformada de Radon. A conclusão do trabalho evidenciou uma clara influência das ondas de Rossby sobre a distribuição de clorofila ao longo da região estudada.

Identificação de ondas de Rossby a partir de diagramas de Hovmoller da concentração de clorofila entre as latitudes de 25o S e 45o S do Oceano Atlântico

Ondas de Rossby são ondas planetárias oceânicas de ocorrência quase global com comprimentos de onda da ordem de centenas a milhares de quilômetros, períodos da ordem de meses a anos e amplitudes superficiais da ordem de centímetros, causando anomalia da altura da superfície do mar (AASM). Transportando grandes quantidades de energia e influenciando diretamente a circulação de larga escala e o clima global, sua propagação de fase acontece sempre para oeste e sua velocidade é predominantemente uma função da latitude. É sabido que relações entre AASM e concentração de clorofila (CC) podem ser encontradas em todas as bacias oceânicas, evidenciando uma clara influência de fenômenos físicos em fenômenos biológicos. O presente trabalho visa a identificação de ondas de Rossby através da visualização de dados de CC, que, quando comparados a de AASM, apresentaram comprimento, período e velocidade de fase conforme previsto teoricamente para ondas de Rossby baroclínicas do primeiro modo vertical. A região de estudo, entre as latitudes de 25o S e 45o S, é caracterizada pela presença da Corrente do Atlântico Sul, da convergência subtropical e da faixa de rotacional nulo do vento e é, portanto, sede de importantes fenômenos oceanográficos de larga escala. Ambos os conjuntos de dados foram obtidos por sensoriamento remoto e submetidos a uma cadeia de filtros bidimensionais de resposta impulsiva finita (FIR2D) cujo funcionamento de baseia no princípio de convolução entre a série temporal e uma matriz-filtro. Os sinais filtrados foram decompostos em componentes propagantes e não-propagantes e entre os propagantes foi feita a separação das componentes em diversas bandas espectrais definidas por seus períodos centrais. Diagramas de Hovmoller foram confeccionados e as velocidades de fase foram obtidas através da transformada de Radon. A conclusão do trabalho evidenciou uma clara influência das ondas de Rossby sobre a distribuição de clorofila ao longo da região estudada

Estimativa do índice de área foliar e temperatura em uma área de eucalipto

It is known that the presence of large masses of vegetation is a factor that can influence the microclimate of a region. In this paper we analyzed the correlation between leaf area index (LAI) and land surface temperature (LST), both estimated from remote sensing images from Landsat-5 TM in an area of eucalyptus plantation, and these estimates were compared to the observed data. The correlation between LAI and LST was not significant (16%), which indicates that there is no necessarily a direct influence of vegetation in the local temperature. The comparison between estimated and observed data shows that the application of remote sensing techniques in the estimative of interested variables is efficient, because the estimatives followed consistently the observed values.

Utilização de veículo aéreo não tripulado de asa fixa no monitoramento e coleta de imagem de animais e ambientes em propriedades rurais

Este trabalho tem por finalidade mostrar a aplicação e a utilização de um aeromodelo elétrico de asa fixa, também conhecido como veículo aéreo não tripulado (VANT), com controle manual ou automático, para coleta de dados e imagens em propriedades rurais, com a premissa de auxiliar os gestores no processo de gestão e tomada de decisão. A metodologia utilizada para a realização das coletas foi feita por meio de voos programados em dias e condições diferentes, para verificação e análise de desempenho do aeromodelo. Os resultados obtidos com os voos foram acima do esperado, gerando excelentes imagens e dados confiáveis. Sendo assim, pôde-se concluir que a utilização de VANTs, em coletas de dados e imagens em propriedades rurais foi satisfatória e auxiliou os gestores no processo de gerenciamento e rotacionamento de animais no pasto, uma vez que as imagens permitiram uma boa visualização e o aeromodelo desenvolvido cumpriu o seu objetivo com bom desempenho e agilidade.

Os impactos ambientais no meio físico: erosão e assoreamento na bacia hidrográfica do rio Taquari, MS, em decorrência da pecuária

O aumento da inundação em áreas do baixo curso do rio Taquari, no Pantanal do estado do Mato Grosso do Sul, tem transformado a pecuária desta região numa atividade com baixa rentabilidade, à medida que extensas áreas de campo passaram a ser inundadas vários meses durante o ano a partir da década de 70. A pecuária realizada em campos naturais de regiões úmidas do Pantanal indica que há necessidade de se investigar metodologias apropriadas para avaliação de impacto ambiental, que abordem impactos diretos, indiretos, cumulativos e processos do meio físico que alteram, de maneira prejudicial, o meio ambiente. Supõe-se que a inundação na planície do rio Taquari esteja relacionada com a ocupação antrópica nas áreas de planalto da bacia do rio Taquari. O presente trabalho tem por objetivo avaliar os impactos ambientais na planície de inundação do baixo curso do Taquari, decorrentes da ocupação antrópica da bacia hidrográfica do rio Taquari em sua totalidade, considerando os impactos ambientais causados pela pecuária à medida que se configura como principal atividade econômica da bacia bem como os processos erosivos e de assoreamento no quadro atual do regime de inundações. As etapas de caracterização da área, de análise dos impactos e as propostas de ações mitigadoras, previstas num Estudo de Impacto Ambiental, foram aqui analisadas. Foram utilizadas informações sobre as características do meio físico, biótico e socioeconômico, selecionadas a partir do levantamento dos dados existentes com recorte efetuado para a bacia hidrográfica do rio Taquari. Na maior parte dos temas, este foi um processo de levantamento, ordenamento e recuperação de informações, na escala original de 1:250.000, do Plano de Conservação da Bacia do Alto Paraguai-PCBAP, gerenciado no SPRING. Foram também realizadas viagens de campo para a complementação dos dados e para o levantamento de atividades antrópicas com verificações \"in loco\" da ocorrência de impacto ambiental. A maioria dos dados socioeconômicos compilados para o presente trabalho teve por base os censos agropecuários e demográficos realizados pelo IBGE. Os resultados obtidos demonstram que os impactos ambientais decorrentes da pecuária no planalto interferem no regime de inundação na planície da bacia, o que só foi possível de ser identificado a partir de análises integradas em toda a bacia hidrográfica do rio Taquari. Verificou-se que os métodos de EIA são adequados para identificar os impactos diretos decorrentes da pecuária, mas não são adequados para identificar os processos e seus efeitos cumulativos na extensão da bacia hidrográfica do rio Taquari. Além disto, a abordagem da avaliação ambiental estratégica, como procedimento para análise ambiental em políticas, planos e programas, mostra-se adequada para as análises na BHRT à medida que está centralizada nos efeitos do ambiente sobre as necessidades e oportunidades de desenvolvimento. Contudo, somente a recuperação de danos ambientais, o controle das origens dos impactos no ambiente e um sistema de gestão consciente de seus compromissos podem levar, juntamente com a melhora dos procedimentos técnicos e administrativos para análises ambientais, à uma maior proximidade da sustentabilidade ambiental na BHRT.

Mapping soil organic carbon storage in deep soil horizons of Amazonian Podzols

The Podzols of the world are divided into intra-zonal and zonal according to then location. Zonal Podzols are typical for boreal and taiga zone associated to climate conditions. Intra-zonal podzols are not necessarily limited by climate and are typical for mineral poor substrates. The Intra-zonal Podzols of the Brazilian Amazon cover important surfaces of the upper Amazon basin. Their formation is attributed to perched groundwater associated to organic matter and metals accumulations in reducing/acidic environments. Podzols have a great capacity of storing important amounts of soil organic carbon in deep thick spodic horizons (Bh), in soil depths ranging from 1.5 to 5m. Previous research concerning the soil carbon stock in Amazon soils have not taken into account the deep carbon stock (below 1 m soil depth) of Podzols. Given this, the main goal of this research was to quantify and to map the soil organic carbon stock in the region of Rio Negro basin, considering the carbon stored in the first soil meter as well as the carbon stored in deep soil horizons up to 3m. The amount of soil organic carbon stored in soils of Rio Negro basin was evaluated in different map scales, from local surveys, to the scale of the basin. High spatial and spectral resolution remote sensing images were necessary in order to map the soil types of the studied areas and to estimate the soil carbon stock in local and regional scale. Therefore, a multi-sensor analysis was applied with the aim of generating a series of biophysical attributes that can be indirectly related to lateral variation of soil types. The soil organic carbon stock was also estimated for the area of the Brazilian portion of the Rio Negro basin, based on geostatistical analysis (multiple regression kriging), remote sensing images and legacy data. We observed that Podzols store an average carbon stock of 18 kg C m-2 on the first soil meter. Similar amount was observed in adjacent soils (mainly Ferralsols and Acrisols) with an average carbon stock of 15 kg C m-2. However if we take into account a 3 m soil depth, the amount of carbon stored in Podzols is significantly higher with values ranging from 55 kg C m-2 to 82 kg C m-2, which is higher than the one stored in adjacent soils (18 kg C m-2 to 25 kg C m-2). Given this, the amount of carbon stored in deep soil horizons of Podzols should be considered as an important carbon reservoir, face a scenario of global climate change

Desenvolvimento e caracterização do filtro óptico de interferência variável para detectores de alta resolução espectral e biossensores.

O presente trabalho está fundamentado no desenvolvimento de uma metodologia e/ou uma tecnologia de obtenção e caracterização de filtros ópticos de interferência de banda passante variável [C.M. da Silva, 2010] e de banda de corte variáveis, constituídos por refletores dielétricos multicamadas de filmes finos intercalados por cavidades de Fabry-Perot não planares com espessuras linearmente variáveis, que apresentam a propriedade do deslocamento linear da transmitância máxima espectral em função da posição, isto é, um Filtro de Interferência Variável (FIV). Este método apresenta novas e abrangentes possibilidades de confecção de filtros ópticos de interferência variável: lineares ou em outras formas desejadas, de comprimento de onda de corte variável (passa baixa ou alta) e filtros de densidade neutra variável, através da deposição de metais, além de aplicações em uma promissora e nova área de pesquisa na deposição de filmes finos não uniformes. A etapa inicial deste desenvolvimento foi o estudo da teoria dos filtros ópticos dielétricos de interferência para projetar e construir um filtro óptico banda passante convencional de um comprimento de onda central com camadas homogêneas. A etapa seguinte, com base na teoria óptica dos filmes finos já estabelecida, foi desenvolver a extensão destes conhecimentos para determinar que a variação da espessura em um perfil inclinado e linear da cavidade entre os refletores de Bragg é o principal parâmetro para produzir o deslocamento espacial da transmitância espectral, possibilitando o uso de técnicas especiais para se obter uma variação em faixas de bandas de grande amplitude, em um único filtro. Um trabalho de modelagem analítica e análise de tolerância de espessuras dos filmes depositados foram necessários para a seleção da estratégia do \"mascaramento\" seletivo do material evaporado formado na câmara e-Beam (elétron-Beam) com o objetivo da obtenção do filtro espectral linear variável de características desejadas. Para tanto, de acordo com os requisitos de projeto, foram necessárias adaptações em uma evaporadora por e-Beam para receber um obliterador mecânico especialmente projetado para compatibilizar os parâmetros das técnicas convencionais de deposição com o objetivo de se obter um perfil inclinado, perfil este previsto em processos de simulação para ajustar e calibrar a geometria do obliterador e se obter um filme depositado na espessura, conformação e disposição pretendidos. Ao final destas etapas de modelagem analítica, simulação e refinamento recorrente, foram determinados os parâmetros de projeto para obtenção de um determinado FIV (Filtro de Interferência Variável) especificado. Baseadas nos FIVs muitas aplicações são emergentes: dispositivos multi, hiper e ultra espectral para sensoriamento remoto e análise ambiental, sistemas Lab-on-Chip, biossensores, detectores chip-sized, espectrofotometria de fluorescência on-chip, detectores de deslocamento de comprimento de onda, sistemas de interrogação, sistemas de imageamento espectral, microespectrofotômetros e etc. No escopo deste trabalho se pretende abranger um estudo de uma referência básica do emprego do (FIV) filtro de interferência variável como detector de varredura de comprimento de ondas em sensores biológicos e químicos compatível com pós processamento CMOS. Um sistema básico que é constituído por um FIV montado sobre uma matriz de sensores ópticos conectada a um módulo eletrônico dedicado a medir a intensidade da radiação incidente e as bandas de absorção das moléculas presentes em uma câmara de detecção de um sistema próprio de canais de microfluidos, configurando-se em um sistema de aquisição e armazenamento de dados (DAS), é proposto para demonstrar as possibilidades do FIV e para servir de base para estudos exploratórios das suas diversas potencialidades que, entre tantas, algumas são mencionadas ao longo deste trabalho. O protótipo obtido é capaz de analisar fluidos químicos ou biológicos e pode ser confrontado com os resultados obtidos por equipamentos homologados de uso corrente.

Estudo comparativo de técnicas numéricas de inversão para obtenção de distribuição de tamanho de gotas em emulsões.

O desenvolvimento de algoritmos computacionais para a obtenção de distribuições de tamanho de partícula em dispersões e que utilizam dados espectroscópicos em tempo real e in-line a partir de sensores permitirá uma variedade de aplicações, como o monitoramento de propriedades em fluidos de corte industriais, acompanhamento de processos de polimerização, tratamento de efluentes e sensoriamento atmosférico. O presente estudo tem como objetivo a implementação e comparação de técnicas para resolução de problemas de inversão, desenvolvendo algoritmos que forneçam distribuição de tamanho de partículas em dispersões a partir de dados de espectroscopia UV-Vis-Nir (Ultravioleta, Visível e Infravermelho próximo). Foram implementadas quatro técnicas, sendo uma delas um método alternativo sem a presença de etapas de inversão. Os métodos que utilizaram alguma técnica de inversão evidenciaram a dificuldade em se obter distribuições de tamanho de gotas (DTG) de boa qualidade, enquanto o método alternativo foi aquele que se mostrou mais eficiente e confiável. Este estudo é parte de um programa cooperativo entre a Universidade de São Paulo e a Universidade de Bremen chamado programa BRAGECRIM (Brazilian German Cooperative Research Initiative in Manufacturing) e é financiado pela FAPESP, CAPES, FINEP e CNPq (Brasil) e DFG (Alemanha).

Identificação de padrões de uso do solo urbano em São Paulo/SP utilizando parâmetros de variogramas.

As imagens de alta resolução espacial impulsionaram os estudos de Sensoriamento Remoto em ambientes urbanos, já que elas permitem uma melhor distinção dos elementos que compõem esse ambiente tão heterogêneo. Técnicas de Geoestatística são cada vez mais utilizadas em estudos de Sensoriamento Remoto e o variograma é uma importante ferramenta de análise geoestatística, pois permitem entender o comportamento espacial de uma variável regionalizada, neste caso, os níveis de cinza de uma imagem de satélite. O presente trabalho pretende avaliar a proposta metodológica que consiste em identificar padrões residenciais urbanos de três classes de uso e ocupação do solo por meio da análise dos valores apresentados pelos parâmetros, alcance, patamar e efeito pepita de um variograma. A hipótese é que os valores correspondentes a esses parâmetros representem o comportamento espectral padrão de cada classe e, portando, indicam que há um padrão na organização espacial de cada uma das classes. Para a presente pesquisa foram utilizadas imagem IKONOS 2002, e a classificação de uso e ocupação do solo da sub-bacia do córrego Bananal na bacia do Rio Cabuçu de Baixo em São Paulo SP. Amostras das imagens de cada classe foram extraídas e os valores de nível de cinza em cada pixel foram utilizados para calcular os variogramas. Após análise dos resultados obtidos, apenas o parâmetro alcance foi levado em consideração, pois é através desse parâmetro que se observa o grau de homogeneidade de cada amostra. Os valores de alcance obtidos nos cálculos dos variogramas identificaram com melhor precisão a classe Conjuntos Residenciais que é uma classe com padrões e características singulares, já a identificação das classes Ocupação Densa Regular e Ocupação Densa Irregular não obteve uma precisão boa, sendo que essas classes são similares em diversos aspectos.

Arranjos de sensores orientados à missão para a geração automática de mapas temáticos em VANTs

O uso de veículos aéreos não tripulados (VANTs) tem se tornado cada vez mais comum, principalmente em aplicações de uso civil. No cenário militar, o uso de VANTs tem focado o cumprimento de missões específicas que podem ser divididas em duas grandes categorias: sensoriamento remoto e transporte de material de emprego militar. Este trabalho se concentra na categoria do sensoriamento remoto. O trabalho foca a definição de um modelo e uma arquitetura de referência para o desenvolvimento de sensores inteligentes orientados a missões específicas. O principal objetivo destas missões é a geração de mapas temáticos. Neste trabalho são investigados processos e mecanismos que possibilitem a geração desta categoria de mapas. Neste sentido, o conceito de MOSA (Mission Oriented Sensor Array) é proposto e modelado. Como estudos de caso dos conceitos apresentados são propostos dois sistemas de mapeamento automático de fontes sonoras, um para o caso civil e outro para o caso militar. Essas fontes podem ter origem no ruído gerado por grandes animais (inclusive humanos), por motores de combustão interna de veículos ou por atividade de artilharia (incluindo caçadores). Os MOSAs modelados para esta aplicação são baseados na integração de dados provenientes de um sensor de imageamento termal e uma rede de sensores acústicos em solo. A integração das informações de posicionamento providas pelos sensores utilizados, em uma base cartográfica única, é um dos aspectos importantes tratados neste trabalho. As principais contribuições do trabalho são a proposta de sistemas MOSA, incluindo conceitos, modelos, arquitetura e a implementação de referência representada pelo sistema de mapeamento automático de fontes sonoras.

Sistema mecatrônico de tempo real para monitoramento da qualidade da água embarcado em veleiro robótico autônomo

We propose a mechatronic system for monitoring water quality in rivers, lakes, dams and sea, able to perform the acquisition, processing and presentation of data via the web in real time, in order to facilitate analysis quickly and needs by interested communities. The hardware architecture and software monitoring system has been developed so that it can be generic, that is, supporting different applications. Nevertheless, as a validation of the proposed system, we built a prototype that operates embarked on an autonomous robotic sailboat, a responsible platform for collecting the data in multiple predefined points from a ground station with a planning system navigation. This final application combines the advantages of autonomy of a robotic sailboat with the need for fast and accurate monitoring of water quality, in addition to the use of an autonomous robotic sailboat unmanned facilitate the development of other research in this area.

Análise da influência do efeito esteira de aerogeradores no microclima na superfície do solo: o caso do parque eólico piloto de Macau/RN

This study aimed to evaluate the microclimate changes surrounding the wind farm Macau Pilot / RN, present in the municipality of the same name. To achieve this goal made use of remote sensing techniques using Landsat - 5 TM and 7 ETM +, from which made it possible evaluation of temperature changes on the surface, this around the park in periods prior to its implementation, to the today. For evaluation of the temperature data that has been generated by applying a template was performed its correlation with field data collection and evaluated the degree of correlation, in order to confirm the validity of the data acquired by satellite. Also held was a characterization of the climate of the region based on the data of this climatological station in Macau. Once collected this data made possible the evaluation of climate change policy in the study region. After validation of the temperature models, an analysis of the generated temperature histograms was performed visually could not identify any significant change. However when analyzing the temperature data at a higher level of detail, a data pattern of behavior was detected for both periods evaluated, yet could not see a distinction between the periods of pre-operation of the park, and post-operation . From this result was levantas hypotheses to explain the behavior of the data, the first of which is the presence of moisture in the soil, and the second to the soil composition. In order to validate the hypotheses were applied PDI techniques, involving a combination of different RGB bands of Landsat 5 and the implementation of Reason bands procedure that might show the elements present on the soil surface.

Estudo e desenvolvimento de algoritmos criptográficos para redes de sensores sem fio, utilizando técnicas de programação genética

Cryptography is the main form to obtain security in any network. Even in networks with great energy consumption restrictions, processing and memory limitations, as the Wireless Sensors Networks (WSN), this is no different. Aiming to improve the cryptography performance, security and the lifetime of these networks, we propose a new cryptographic algorithm developed through the Genetic Programming (GP) techniques. For the development of the cryptographic algorithm’s fitness criteria, established by the genetic GP, nine new cryptographic algorithms were tested: AES, Blowfish, DES, RC6, Skipjack, Twofish, T-DES, XTEA and XXTEA. Starting from these tests, fitness functions was build taking into account the execution time, occupied memory space, maximum deviation, irregular deviation and correlation coefficient. After obtaining the genetic GP, the CRYSEED and CRYSEED2 was created, algorithms for the 8-bits devices, optimized for WSNs, i.e., with low complexity, few memory consumption and good security for sensing and instrumentation applications.

Estudo e desenvolvimento de algoritmos criptográficos para redes de sensores sem fio, utilizando técnicas de programação genética

Cryptography is the main form to obtain security in any network. Even in networks with great energy consumption restrictions, processing and memory limitations, as the Wireless Sensors Networks (WSN), this is no different. Aiming to improve the cryptography performance, security and the lifetime of these networks, we propose a new cryptographic algorithm developed through the Genetic Programming (GP) techniques. For the development of the cryptographic algorithm’s fitness criteria, established by the genetic GP, nine new cryptographic algorithms were tested: AES, Blowfish, DES, RC6, Skipjack, Twofish, T-DES, XTEA and XXTEA. Starting from these tests, fitness functions was build taking into account the execution time, occupied memory space, maximum deviation, irregular deviation and correlation coefficient. After obtaining the genetic GP, the CRYSEED and CRYSEED2 was created, algorithms for the 8-bits devices, optimized for WSNs, i.e., with low complexity, few memory consumption and good security for sensing and instrumentation applications.

Sugarcane leaf area estimate obtained from the corrected normalized difference vegetation index (NDVI)

v. 46, n. 2, p. 140-148, apr./jun. 2016.