Eventos extremos da zona de convergência intertropical sobre o Atlântico durante o período chuvoso da Amazônia oriental

Este trabalho reporta uma investigação observacional sobre as características climatológicas (período de 1985 a 2007) associadas aos eventos extremos da ZCIT observados sobre o Oceano Atlântico equatorial, procurando estabelecer as influências na variabilidade pluviométrica da Amazônia oriental, durante os meses de fevereiro, março e abril. Tais eventos foram selecionados objetivamente através da análise de Funções Ortogonais Empíricas e os padrões oceano-atmosfera associados aos eventos da ZCIT, bem como seus impactos na precipitação da Amazônia oriental, foram investigados com base em composições mensais. Os resultados evidenciaram algumas diferenças mensais, principalmente no padrão da circulação atmosférica em 200 hPa e na configuração vertical da circulação troposférica meridional associada à célula de Hadley equatorial. Quanto à estrutura dinâmica dos padrões oceano-atmosfera observada nos meses de fevereiro, março e abril, basicamente evidenciou-se que a ZCIT forma-se sobre o Oceano Atlântico equatorial numa região de confluência dos ventos alísios de sudeste e nordeste, coincidente com áreas contendo TSM anomalamente quente, movimento vertical ascendente associado à célula de Hadley, com divergência do vento em altos níveis. Os impactos de tais eventos na variabilidade espacial da precipitação sobre a Amazônia oriental mostrou que os principais estados afetados pela ZCIT são: Amapá, Pará e Maranhão. Adicionalmente, relatam-se alguns impactos sócio-ambientais (enchentes, alagamentos, queda de árvores, proliferação de doenças, entre outros) que ocorreram na Região Metropolitana de Belém, associados a ocorrência dos eventos extremos da ZCIT selecionados neste trabalho.

Caracterização de regimes de umidade em regiões tropicais: comparação entre floresta e savana

Este trabalho tem como objetivo investigar um método de classificação de regimes de umidade, baseado na caracterização de diferentes “estados” da Camada Limite Atmosférica Tropical (CLAT), tanto acima de uma área de floresta quanto acima de uma área de savana, de acordo com a metodologia proposta por Mahrt (1991). A partir dessa classificação é elaborado um aperfeiçoamento da mesma que incorpora tanto uma análise da estabilidade termodinâmica da CLAT para a área de floresta, quanto uma investigação sobre a contribuição da Energia Potencial Disponível para Convecção (CAPE) para a classificação dos regimes de umidade. Para essas análises foram utilizados dados de radiossondagens e de torres micrometeorológicas, coletados durante o período menos chuvoso de cada região. Esses dados foram obtidos durante experimentos de campo realizados nas áreas de estudo, sendo que para a área de floresta (Caxiuanã) se utilizaram os dados do experimento COBRA-PARÁ (realizado no período de 06 a 13/11 de 2006), enquanto que para a área de savana (Daly Waters) se utilizaram os dados do experimento “KOORIN” (realizado no período de 15/07 a 13/08 de 1974, na Austrália). A comparação entre os regimes de umidade de cada região sugere que, caso houvesse a savanização da Amazônia, a mesma apresentaria uma atmosfera seca, com a maior parte da energia utilizada para o aquecimento dessa atmosfera, com baixos índices de evapotranspiração, menores taxas de precipitação e inexistência de CAPE. Por outro lado, a análise da estabilidade da atmosfera para Caxiuanã mostrou que, contrariamente ao observado em experimentos na Amazônia Ocidental, na Amazônia Oriental, durante o experimento COBRA-PARÁ, os maiores valores de CAPE ocorreram às 18:00 HL, possivelmente, em decorrência da convergência de umidade que provém da baía de Caxiuanã através da circulação de brisa terrestre. Isso indica que nessa região os máximos de CAPE estiveram associados predominantemente aos campos de umidade e não aos de temperatura. Para essas condições de CLAT “perturbada” o espaço de fase proposto por Mahrt (1991) não caracteriza muito bem regimes de umidade associados a grandes valores da CAPE.

Radiação solar difusa horária incidente em superfícies inclinadas: fatores de correção, evolução diurna e modelos de estimativa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise de indicadores metodológicos de sustentabilidade socioambiental

Pós-graduação em Geografia - IGCE

Análise bidimensional dos efeitos das descargas atmosféricas em cabos OPGW utilizando o método ADI-FDTD

Neste trabalho é analisado o comportamento da densidade de corrente em cabos OPGW quando submetidos a descargas atmosféricas. Para esta análise, foram aplicados dois modelos de corrente, uma vez que a descarga atmosférica tem duas componentes principais que causam mais danos aos cabos em geral: a componente impulsiva e a componente contínua. O método numérico utilizado para as simulações computacionais é o método ADI-FDTD (Diferenças Finitas no Domínio do Tempo de Direções Alternadas Implícitas), o qual é truncado pela técnica CPML (Convolutional Perfectly Matched Layers). Com base no comportamento da corrente no cabo, é feita uma avaliação para determinar qual das duas componentes de descarga atmosférica pode causar mais danos aos cabos OPGW.

Planejamento de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas para unidades habitacionais de baixa renda

A presente pesquisa tem como finalidade fazer um levantamento do perfil de ocorrência de descargas atmosféricas nos municípios de Belém, Ananindeua e Marituba, no período de 1991 até 2011 com o objetivo de determinar as características de ocorrência de raios nesses municípios, bem como identificar quais fatores precisam ser observados e/ou identificados com o intuito de se realizar um adequado planejamento de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas em empreendimentos habitacionais de baixa renda construídos pelo programa de aceleração do crescimento do governo federal, mais precisamente no conjunto habitacional Taboquinha, localizado no bairro do Cruzeiro em Icoaraci. A partir da análise comparativa realizada com dados de detecção de raios provenientes da rede de detecção de raios STARNET, dados de ocorrência de raios provenientes do sensor LIS instalado a bordo do satélite TRMM, bem como de dados provenientes da norma NBR 5419, concluiu-se que o presente conjunto habitacional necessita da instalação de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas em virtude do registro de ocorrências de sinistros envolvendo a incidência direta de descargas atmosféricas, bem como de seus efeitos secundários. Ao final do trabalho de pesquisa são apresentados tópicos de discussão associados a conclusões sobre o perfil de ocorrência de raios na presente região de estudo que são explicitadas pela norma NBR 5419, fatos estes que podem vir a prejudicar o patrimônio público, bem como os cidadãos comuns e suas edificações.

Condições termodinâmicas de eventos de precipitação extrema em Belém-PA durante a estação chuvosa

As condições termodinâmicas de uma região são muito importantes para o desenvolvimento da convecção úmida profunda, principalmente nas regiões tropicais. Portanto, o objetivo deste trabalho foi o de entender e caracterizar o papel das condições termodinâmicas da atmosfera durante os eventos de precipitações extremas na estação chuvosa, no período de 1987 a 2007, em Belém (PA). Os resultados mostram que as precipitações extremas, em sua maioria (56%) apresentam um ambiente precursor com forte instabilidade, indicada pelos altos valores de CAPE (acima de 1000 J/kg) e valores significativos dos índices de instabilidade. Houve, contudo, eventos com baixos valores de CAPE na sondagem das 1200 UTC do dia do evento, mas valores maiores na véspera, o que indica que a chuva em questão pode ter começado na madrugada e ter perdurado por várias horas, atravessando a hora da sondagem, explicando a queda deste parâmetro. Os índices de instabilidade K, TT e LI apresentaram uma boa representação do ambiente, prognosticando as tempestades com chuvas fortes com índice de acerto de até 74%, se levados em conta os eventos em que todos os índices apontavam os mesmos resultados e indicavam forte instabilidade. As condições termodinâmicas de forte instabilidade ajudam a promover, mas não são as únicas responsáveis pelas tempestades convectivas com precipitações extremas.

Variabilidade da precipitação em tempo e espaço associada à Zona de Convergência Intertropical

Este estudo visa apresentar uma análise atmosférica da variabilidade espacial e temporal da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) nas cidades de Belém, Jakarta e Nairóbi, que estão localizadas sobre os continentes da América do Sul, Ásia e África, respectivamente. Para isso, foram utilizados dados diários de precipitação observada e radiação de onda longa para o período de 1999 a 2008, e aplicadas as técnicas matemáticas e estatísticas, como a média aritmética e a transformada em ondeletas Morlet. Em geral, os resultados indicam que do ponto de vista espacial, a precipitação mensal varia consideravelmente, pois as três cidades estudadas localizam-se em diferentes continentes da faixa tropical. Isto ocorre principalmente, durante os meses de Janeiro a Maio, período de maior atuação da ZCIT no hemisfério sul. As variações atmosféricas observadas, a partir dos escalogramas de fase, - de ondeleta indicam que as escalas interdecadal, anual, interanual e intrassazonal são moduladoras da precipitação. Tais escalas podem ser representadas pelos mecanismos oceano-atmosfera dos fenômenos El Niño Oscilação Sul e da oscilação intrassazonal de Madden e Julian. A contribuição destes fenômenos na distribuição da chuva nessas regiões é evidente durante o período estudado, sendo que Nairóbi, apesar de estar localizada em latitude semelhante à de Belém, apresenta pouca evidência do ciclo anual e forte na escala interdecadal. No caso de Belém e de Jakarta as oscilações de múltiescala de precipitação concentram-se nas escalas dos mecanismos moduladores da chuva associados com o ciclo anual e intrassazonal, durante todo o período.

Modelagem de sistemas de detecção de descargas atmosféricas na Amazônia

As descargas atmosféricas representam um dos maiores fatores de riscos para o setor elétrico, especialmente na Amazônia, uma região do mundo identificada com altas densidades de ocorrências e picos de corrente de raios. Nesse contexto, a rede STARNET (Sferics Timing And Ranging NETwork), único sistema de detecção de descargas elétricas atmosféricas, terrestre, gratuito, e contínuo, cobrindo toda a região Amazônica, foi escolhido para a geração de padrões de descargas atmosféricas necessários a otimização dos sistemas de proteção das linhas de transmissão por meio de sistema de monitoramento de descargas atmosféricas. Contudo, o funcionamento intermitente, observado nos diagramas operacionais das várias estações da rede STARNET, afeta o desempenho global do sistema, em especial a eficiência de detecção. Por isso, foi desenvolvido um modelo de uniformização dos dados de descargas atmosféricas em função da configuração da rede (número e localização dos sensores em operação), no objetivo final de editar mapas de índice ceráunico e densidades de raios confiáveis. Existem regiões da Amazônia que sempre apresentam anomalias positivas de densidade de raios como as regiões de Belém e Manaus, bem como o estado do Tocantins que afeitam as linhas de transmissão. Depois, a incidência de raios nas linhas de transmissão na Amazônia foi estimada a partir da distribuição de pico de correntes registrada pela RDR-SIPAM e da densidade de raios corrigida da rede STARNET. A avaliação do desempenho da rede STARNET tendo como referencia à rede de detecção de raios do Sistema de Proteção da Amazônia (RDR-SIPAM) mostrou também uma forte dependência da eficiência de detecção da rede STARNET em função do pico de corrente das descargas atmosféricas.

Desenvolvimento de processos de síntese de sodalita a partir de rejeitos de caulins da região Amazônica

No estudo da síntese de Sodalita foram utilizados dois rejeitos de caulins provenientes de duas empresas de beneficiamento de caulim para cobertura de papel, localizadas na região Amazônica, que operam na região do Rio Capim (CRC) e do Rio Jari (CRJ). Além desses rejeitos, também foi utilizado como fonte de alumina e sílica o metacaulim, obtida através da calcinação dos caulins (MRC e MRJ, respectivamente). Dessa forma, para obter informações das suas características foram realizadas análises químicas e mineralógicas destes caulins. A síntese da Sodalita foi realizada variando alguns parâmetros, como material de partida: partindo-se diretamente de caulim nas temperaturas de 80, 100, 120 e 150 °C; e, partindo-se de metacaulim na temperatura de 95 °C. Posteriormente, as sínteses foram realizadas variando-se as soluções básicas a fim de verificar a influencia da presença dos íons OH^-, Cl^- e CO₃^2-, bem como a influencia da relação Na₂O/Al₂O₃ na síntese, com a temperatura fixa em 95 ºC para o material de partida MRC. Verificou-se ainda, a influência da temperatura de síntese variando as em 85, 90 e 95 °C, fixando-se a relação Na₂O/Al₂O₃ na mistura reacional para determinar as condições ótimas de síntese de Sodalita. Os materiais de partida e os produtos de síntese foram identificados e caracterizados através de DRX, FRX, MEV, ATD/TG e EIV. O método de síntese que apresentou melhor resultado foi utilizou o metacaulim como material de partida, com solução NaOH + Na₂CO₃ apresentando relação Na₂O/Al₂O₃de 3,89 conduzida sob agitação, a 95°C, pressão atmosférica e tempo de 4 horas, para os dois tipos de caulins (CRC e CRJ). A utilização do metacaulim MRC, a partir do caulim do Rio Capim, nas condições mencionadas acima obteve-se a conversão de 86,5% em massa de Sodalita, e o metacaulim MRJ, caulim do Rio Jari, a conversão foi de 73,6% em sodalita. No que se refere ao tamanho de poros, os produtos partindo de metacaulim tanto do Rio Capim quanto do Rio Jari foram caracterizados como materiais mesoporosos, porém o produto partindo de metacaulim do Rio Jari apresentou maior área especifica.

Processo de attachment, densidade de raios e a ocorrência de flashover em linhas de transmissão de eletricidade

Esta tese refere-se ao uso de modelos de attachment de lideres (Leader Progression Model – LPM) para estimativa da distancia de salto, que, junto com dados de densidade de raios como coletado pelo sistema de detecção de raios do SIPAM, são usados para estimar a taxa de flashover em linhas de transmissão de eletricidade na Amazônia. O modelo de progressão de líder desenvolvido nesta tese é denominado ModSalto, que, para estimar a distancia de salto: 1- integra a densidade linear de cargas elétricas devida ao líder, proporcional a prospectiva corrente de primeira descarga (1º stroke) Ip, para determinar o campo elétrico produzido pelo líder descendente na estrutura sob estudo (para-raios, arestas, condutores, etc.); 2 – integra a distribuição imagem do líder descendente, fazendo uso da característica de poder das pontas como fator de estimulo e intensificação do campo elétrico devido a streamers nas partes aguçadas das estruturas sob estudo, para temporizar o momento do processo de attachment. O gatilho para o líder descendente, por hipótese, se deve a ejeção aleatória de pacotes de cargas elétricas em domínios turbulentos no interior das nuvens que recebem energia por processos de cascata da turbulência geral, e o comportamento do líder descendente, deve obedecer à equação da força de Lorentz, no espaço de campos cruzados elétrico devido às nuvens a cima e o campo magnético da Terra, que obriga as cargas do líder a desenvolverem movimentos cicloidais que podem explicar a natureza tortuosa do trajeto do líder descendente. Com o objetivo de formalizar dados consistentes de densidade de raios é feita uma reanalise do conjunto de dados coletado pelo LLS SIPAM de outubro de 2006 a julho de 2008 na região amazônica, com cerca de 3 milhões de eventos, comparando-os com dados de torres instrumentadas para evidenciar-se sua qualidade e usabilidade. Dados de elevação de terreno do SRTM da NASA são usados para gerar formula do raio de atração (Ra) das estruturas passiveis de serem atingidas por raios e para gerar formulas de área de atração, usadas para quantificar o numero de raios que provavelmente atingirão determinada estrutura, baseado no valor de densidade de raios (raios/km2/ano) na área em estudo.

Influência de sistemas meteorológicos de grande escala sobre a distribuição de raios na Amazônia Oriental, com aplicação no setor elétrico

Foi feito um estudo da associação entre a densidade de ocorrência de raios com condições meteorológicas no leste da região Amazônica entre os anos de 2006 a 2008. A região estudada foi limitada por uma grade geográfica entre as latitudes 0º a -10º e longitudes -53º a -43º. Foram desenvolvidos métodos computacionais de processamento estatístico e geração de mapas de ocorrências de raios para diferentes intervalos de tempo. Esses métodos foram aplicados para determinar os pontos de altas ocorrências de raios ao longo de linhas de transmissão de energia elétrica, a fim de oferecer subsídios para a proteção e operação dos sistemas elétricos da região. Foram utilizados dados da rede de detecção de raios do SIPAM para redimensionar a detecção do sistema de alcance intercontinental STARNET, e subsequentemente, foram obtidos mapas de densidade de raios mais uniformes e realistas. Esses mapas foram interpretados em períodos semanais e sazonais, considerando as observações simultâneas de chuva, vento, radiação de onda longa e a presença de sistemas meteorológicos de grande escala. Zona de Convergência Intertropical e Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCIT, ZCAS) definidos pela convergência de ventos e anomalias negativas de Radiação de Ondas Longas ( ROL). Os resultados mostraram boa correspondência entre as áreas de convecção e a intensa ocorrência de raios. Nas regiões de mais alta atividade elétrica atmosférica, foi observada ocorrência de convergência dos ventos e anomalias negativas de ROL, para situações de presença de ZCAS e ZCIT sobre a região. A atividade de raios também coincidiu, com algumas exceções, com áreas de maior precipitação em períodos semanais. Foi observado também que, durante um trimestre seco, os segmentos de linhas de transmissão de Mojú-Tailândia e Jacundá-Marabá apresentaram maior incidência de raios. O pico da densidade de raios chegou a 18 raios/km²/trimestre em alguns locais. Durante o trimestre chuvoso, a densidade geral de raios foi 86% maior e apresentou distribuição espacial mais uniforme quando comparada com um trimestre seco. Este estudo mostrou não somente como as características meteorológicas influenciaram na distribuição e quantidade raios, mas também que a elevada atividade de descargas elétricas na região deve ser uma preocupação importante para os sistemas de distribuição de energia elétrica e outras atividades humanas na Amazônia Oriental.

Simulação da dispersão de poluentes atmosféricos e avaliação da qualidade do ar na área de abrangência do Distrito Industrial de Barcarena-PA

A poluição atmosférica é considerada atualmente um dos maiores problemas da sociedade contemporânea, por ameaçar sua qualidade de vida, pois gera impactos negativos no meio ambiente natural e antrópico. Dentre as formas de controle da poluição atmosférica de fontes fixas podem-se destacar a diluição das emissões na atmosfera devido aos efeitos de dispersão, a adoção de equipamentos de controle antes do lançamento dos gases ou a realocação de fonte, visto ser uma possibilidade a ser sugerida durante o procedimento de licenciamento ambiental de empreendimentos com potencial poluidor do ar. Atualmente modelos computacionais de dispersão de poluentes na atmosfera vêm sendo amplamente utilizados na simulação da concentração de poluentes, visando auxiliar órgãos ambientais no prognóstico da qualidade do ar ou suprir deficiências de monitoramento de emissões atmosféricas. O presente trabalho estudou a qualidade do ar e avaliou a dispersão de poluentes atmosféricos sobre Vila do Conde e áreas de influência do Distrito Industrial de Barcarena, no município de Barcarena, estado do Pará, com auxílio do modelo AERMOD View, visto a possibilidade de se estabelecer uma relação entre os níveis de emissões dos poluentes na fonte, com as concentrações dos mesmos no ar, bem como identificar pontos críticos de poluição. O Índice de Qualidade do Ar – IQA e as fragilidades das populações humanas das áreas afetadas pelos poluentes atmosféricos, também foram mensurados na pesquisa. A metodologia empregada permitiu mensurar a concentração média de poluentes atmosféricos durante um determinado tempo de modelagem, informações quanto ao alcance da pluma de poluentes foram alcançados também. São fornecidos ainda informações quanto à relação entre o valor de pico e o valor médio da concentração nas áreas receptoras, provocadas por empreendimentos com características operacionais similares ao modelado. Os resultados demostram que a influência de parâmetros meteorológicos, na dispersão de poluentes são indispensáveis e determinantes na previsão do impacto na qualidade do ar e no planejamento do uso e ocupação do solo de áreas que abrigam atividades poluidoras da atmosfera.

Evapotranspiração regional utilizando imagens orbitais para a Amazônia Oriental

A evapotranspiração (ET) foi espacializada através do algoritmo SEBAL para uma região de floresta primária na Amazônia Oriental (Caxiuanã, Pará). Para tal, utilizaram-se dados observacionais da torre micrometeorológica (localizada no interior desta floresta) em combinação com dados de origem orbital (imagens Modis/Acqua). Os primeiros resultados indicaram que, apesar da superestimativa, o SEBAL reproduz qualitativamente bem o padrão da variabilidade mensal da evapotranspiração para a região, principalmente para os meses da estação seca; em relação ao quantitativo, os resultados revelaram haver necessidade de acurácia no algoritmo. Para isso, calibrou-se o SEBAL a partir do saldo de radiação (Rn), com ajustes no albedo, na emissividade atmosférica e emissividade da superfície. As estimativas de ET geradas a partir deste SEBAL modificado apresentaram melhorias significativas na reprodução da variabilidade diária da evapotranspiração para a região, principalmente nos meses da estação chuvosa. Isto é, os ajustes realizados no algoritmo mostraram que as taxas de ET estimadas tornaram-se muito mais semelhantes às relatadas na literatura para a Amazônia, concordando melhor com a evapotranspiração observada. Através do SEBAL modificado foi possível também mapear o albedo, o saldo de radiação, o NDVI e a própria ET para duas vegetações distintas, encontradas dentro dos limites de Caxiuanã. A estimativa espacial destes parâmetros biofísicos foi coerentemente reproduzida para as duas vegetações, demonstrando que se o SEBAL modificado for aplicado a dados temporal e espacial de alta resolução, esta técnica pode ser rotineiramente utilizada, tornando-se uma ferramenta fundamental no monitoramento de necessidades hídricas e atmosféricas.

Fontes e composição das partículas atmosféricas na área urbana e rural da região central do Estado de São Paulo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)