Síntesis de series temporales de centelleo troposférico

Los sistemas de telecomunicación que trabajan en frecuencias milimétricas pueden verse severamente afectados por varios fenómenos atmosféricos, tales como la atenuación por gases, nubes y el centelleo troposférico. Una adecuada caracterización es imprescindible en el diseño e implementación de estos sistemas. El presente Proyecto Fin de Grado tiene como objetivo el estudio estadístico a largo plazo de series temporales de centelleo troposférico en enlaces de comunicaciones en trayecto inclinado sobre la banda Ka a 19,7 GHz. Para la realización de este estudio, se dispone como punto de partida de datos experimentales procedentes de la baliza en banda Ka a 19,7 GHz del satélite Eutelsat Hot Bird 13A que han sido recopilados durante siete años entre julio de 2006 y junio de 2013. Además, se cuenta como referencia teórica con la aplicación práctica del método UIT-R P.618-10 para el modelado del centelleo troposférico en sistemas de telecomunicación Tierra-espacio. Esta información permite examinar la validez de la aplicación práctica del método UIT-R P.1853-1 para la síntesis de series temporales de centelleo troposférico. Sobre este sintetizador se variará la serie temporal de contenido integrado de vapor de agua en una columna vertical por datos reales obtenidos de bases de datos meteorológicas ERA-Interim y GNSS con el objetivo de comprobar el impacto de este cambio. La primera parte del Proyecto comienza con la exposición de los fundamentos teóricos de los distintos fenómenos que afectan a la propagación en un enlace por satélite, incluyendo los modelos de predicción más importantes. Posteriormente, se presentan los fundamentos teóricos que describen las series temporales, así como su aplicación al modelado de enlaces de comunicaciones. Por último, se describen los recursos específicos empleados en la realización del experimento. La segunda parte del Proyecto se inicia con la muestra del proceso de análisis de los datos disponibles que, más tarde, permiten obtener resultados que caracterizan el centelleo troposférico en ausencia de precipitación, o centelleo seco, para los tres casos de estudio sobre los datos experimentales, sobre el modelo P.618-10 y sobre el sintetizador P.1853-1 con sus modificaciones. Al haber mantenido en todo momento las mismas condiciones de frecuencia, localización, clima y periodo de análisis, el estudio comparativo de los resultados obtenidos permite extraer las conclusiones oportunas y proponer líneas futuras de investigación. ABSTRACT. Telecommunication systems working in the millimetre band are severely affected by various atmospheric impairments, such as attenuation due to clouds, gases and tropospheric scintillation. An adequate characterization is essential in the design and implementation of these systems. This Final Degree Project aims to a long-term statistical study of time series of tropospheric scintillation on slant path communications links in Ka band at 19.7 GHz. To carry out this study, experimental data from the beacon in Ka band at 19.7 GHz for the Eutelsat Hot Bird 13A satellite are available as a starting point. These data have been collected during seven years between July 2006 and June 2013. In addition, the practical application of the ITU-R P.618-10 method for tropospheric scintillation modeling of Earth-space telecommunication systems has been the theoretical reference used. This information allows us to examine the validity of the practical application of the ITU-R P.1853-1 method for tropospheric scintillation time series synthesis. In this synthesizer, the time series of water vapor content in a vertical column will be substituted by actual data from meteorological databases ERA-Interim and GNSS in order to test the impact of this change. The first part of the Project begins with the exposition of the theoretical foundations of the various impairments that affect propagation in a satellite link, including the most important prediction models. Subsequently, it presents the theoretical foundations that describe the time series, and its application to communication links modeling. Finally, the specific resources used in the experiment are described. The second part of the Project starts with the exhibition of the data analysis process to obtain results that characterize the tropospheric scintillation in the absence of precipitation, or dry scintillation, for the three study cases on the experimental data, on the P.618-10 model and on the P.1853-1 synthesizer with its modifications. The fact that the same conditions of frequency, location, climate and period of analysis are always maintained, allows us to draw conclusions and propose future research lines by comparing the results.

Estudio experimental del centelleo troposférico en presencia de precipitación

Este Proyecto Fin de Grado tiene como objetivo realizar un estudio del centelleo troposférico en presencia de lluvia en la banda Ka. Para ello se han utilizado los datos obtenidos de un enlace Tierra-satélite mediante una estación receptora situada en la ETSIT UPM. En la primera parte de este proyecto, se ha realizado un estudio teórico, no demasiado profundo de los principales fenómenos que afectan a este tipo de enlaces, comentando algunos modelos de predicción y profundizando en el centelleo troposférico, ya que es el principal tema que se trata en este proyecto. En segundo lugar, se ha realizado el experimento. En la primera parte se ha comprobado que efectivamente se cumple el modelo de pendiente de -20 dB/dec debidos a la lluvia, todo ello procesando los datos que han sido tomados en la ETSIT mediante Matlab. En la segunda parte, se han tratado individualmente distintos tipos de eventos con el fin de determinar una frecuencia de corte adecuada para realizar la separación mediante filtrado de las componentes de lluvia respecto a las de centelleo, así como verificar el cumplimiento de la pendiente en el espectro de -26 dB/dec debida al centelleo. Posteriormente, una vez que se ha obtenido una frecuencia de corte adecuada para el filtro, he separado las componentes espectrales debidas al centelleo de las componentes debidas a la lluvia. Se ha obtenido la varianza de una serie de eventos, ya que es el parámetro que mejor caracteriza la intensidad del centelleo y la hemos comparado en los diferentes meses para observar su variación, ya que las lluvias de verano tienen asociadas la presencia de turbulencias mayores respecto a las de invierno. Para finalizar el proyecto, se han expuesto las conclusiones a las que hemos llegado mediante el mismo, comentando también las posibles líneas de investigación futuras. ABSTRACT. The aim of this Project is to make a study about tropospheric Scintillation in presence of rain in the Ka band. For this purpose, the data obtained in an Earth-satellite link by a receiving station located at ETSIT UPM will be used. In the first part of this project, a non-detailed theoretical study of the principal phenomena affecting this type of links has been performed, commenting some prediction models and deepening in tropospheric Scintillation, because this is the principal objective of this project. In the second part, the experiment has been completed. In the first part the fulfillment of -20 dB/dec of slope due to the rain has been proved, after processing the data obtained in the ETSIT using Matlab. In the second part different types of events have been treated in order to determine an adequate cut frequency with the purpose of separating by filtering the components of the rain from the components of scintillation as well as verifying the fulfillment of the slope in the spectrum of -26 dB/dec due to scintillation. Afterwards, once that one suitable cut frequency for the filter has been obtained, the components of scintillation respect to the components produced by rain have been separated. The variance of a series of events has been obtained, because it is the parameter that best characterizes the scintillation intensity and during the different months it has been compared with the objective of observing its variation, due to the higher association of summer rains to the presence of greater turbulences than during winter rains. To complete this project I have presented the final conclusions to which we have come, also commenting on the possible future lines of investigation.

Eficiência do gás ozônio na desinfecção fúngica de grãos de milho armazenados.

2016

Protocolos de Montreal e Kyoto: pontos em comum e diferenças fundamentais

Os Protocolos de Montreal e Kyoto, tratados internacionais de defesa do meio ambiente e da vida, controlam gases que provocam o buraco na camada de ozônio e o efeito estufa, respectivamente, resultantes de atividades industriais e uso da terra. O artigo enfatiza pontos comuns e diferenças entre eles, fornecendo atualização dos protocolos.

Controle da podridão-parda e características físico-químicas de pêssegos 'Magnum' submetidos a tratamentos pós-colheita com elicitores abióticos

Este trabalho objetivou avaliar as características físico-químicas em pêssegos cultivar Magnum e fazer o controle pós-colheita da podridão-parda dos frutos submetidos a elicitores abióticos durante o armazenamento refrigerado. Os tratamentos foram: testemunha (sem tratamento), irradiação UV-C de 254 nm, ozônio, na concentração de 0,03 μL L-1, fosfito-K (40% de P2O5 e 20% de K2O) e acibenzolar-S-metil (50% de i.a.). Os frutos foram armazenados sob refrigeração a -0,5 °C durante 30 dias, sendo avaliados na saída da câmara e após cinco dias a 20 °C. Somente houve redução do crescimento da lesão causada pelo fungo Monilinia fructicola com o tratamento com ozônio; entretanto, os frutos deste tratamento apresentaram escurecimento na epiderme. Os demais elicitores não apresentaram efeitos na redução do crescimento da lesão.

Peróxido de hidrogênio como agente despirogenizante de componentes para produtos médico-hospitalares

A atual busca de solventes alternativos aos fluorados, frente ao problema de depleção de ozônio da estratosfera, obriga a desenvolvimentos de processos aplicáveis à fabricação de produtos médico-hospitalares. Frente ao desafio, e considerando a água estar sendo opção de escolha de outros segmentos industriais, preocupa a rápida proliferação microbiana na mesma, tornando-a fonte potencial de endotoxinas. Tal risco incompatibiliza-se por exemplo, com a produção de itens destinados ao emprego em procedimentos cirúrgicos da área cardiovascular. Desta forma foi ralizada pesquisa com o objetivo de investigar possibilidade de emprego da água como agente de limpeza de componentes para tais produtos, desde que incorporada de peróxido de hidrogênio. Trabalhou-se inoculando água e soluções de peróxido com níveis de 0,1, 0,25, 0,5 e 1,0 UE/ml; obteve-se a confirmação de efetividade de ação a concentração de 5% de peróxido de hidrogênio, através de determinação analítica pelo método "in vitro". Investigou-se, em peças injetadas em policarbonato, destinadas a fabricação de oxigenadores e reservatórios sangüíneos, inoculadas com endotoxina, a efetividade no uso do peróxido. Os resultados permitem concluir pela possibilidade de sucesso do processo proposto, seja pelo aspecto biológico ou pela remoção de sujidades.

Poluição atmosférica e doenças respiratórias em crianças na cidade de Curitiba, PR

OBJETIVO: Investigar os efeitos causados pela poluição atmosférica na morbidade por doenças respiratórias em crianças entre 1999 e 2000. MÉTODOS: Foram obtidos os dados diários de atendimentos por doenças respiratórias para crianças em unidades de saúde no Sistema Único de Saúde (SUS) no município de Curitiba, PR, Brasil. Níveis diários de material particulado, fumaça, dióxido de nitrogênio e ozônio foram obtidos com o Instituto Ambiental do Paraná e Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento, organização não governamental. Dados diários de temperatura e umidade relativa do ar foram fornecidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia. Para verificar a relação existente entre doenças respiratórias e poluição atmosférica, utilizou-se o modelo aditivo generalizado de regressão de Poisson, tendo como variável dependente o número diário de atendimentos por doenças respiratórias e, como variáveis independentes, as concentrações médias diárias dos poluentes atmosféricos. A análise foi ajustada para sazonalidade de longa duração (número de dias transcorridos), sazonalidade de curta duração (dias da semana), temperatura mínima e umidade média. O nível de significância alfa=5% foi adotado em todas as análises . RESULTADOS: Todos os poluentes investigados apresentaram efeitos sobre as doenças respiratórias de crianças. Um aumento de 40,4 µg/m³ na média móvel de três dias de fumaça esteve associado a um aumento de 4,5% (IC 95% 1,5; 7,6) nas consultas por doenças respiratórias de crianças. CONCLUSÕES: Os resultados sugerem que a poluição atmosférica promove efeitos adversos para a saúde das crianças, mesmo quando os níveis dos poluentes estão aquém do que determina a legislação.

Caracterização das emissões de aldeídos de veículos do ciclo diesel

OBJETIVO: Caracterizar as emissões de acetaldeído e formaldeído, substâncias nocivas para a saúde das pessoas e cujas emissões dos veículos a diesel ainda não estão regulamentadas. MÉTODOS: Testes padronizados foram realizados em quatro veículos leves comerciais do ciclo diesel, testados num dinamômetro de chassis, usando o procedimento de teste FTP-75. Os poluentes foram analisados por cromatografia líquida de alta eficiência. RESULTADOS: Os resultados mostraram que a emissão de acetaldeído variou de 5,9 a 45,4 mg/km e a de formaldeído variou de 16,5 a 115,2 mg/km. A emissão média para a soma dos aldeídos foi de 58,7 mg/km, variando de 22,5 mg/km a 160 mg/km. A proporção entre os dois se manteve constante, próximo de 74% de formaldeído e 26% de acetaldeído. CONCLUSÕES: A emissão de aldeídos provenientes de veículos movidos a diesel foi significativa quando comparada com as emissões reais dos veículos de ignição por centelha ou com o limite previsto para os veículos do ciclo Otto na legislação brasileira. O estabelecimento de limites de emissão para essas substâncias para veículos a diesel mostra-se importante, considerando o crescimento da frota de veículos a diesel, a toxicidade desses compostos e sua participação como precursores nas reações de formação de gás ozônio na baixa troposfera.

Relação entre baixo peso ao nascer e a poluição do ar no Município de São Paulo

OBJETIVO: A poluição do ar tem sido investigada como possível determinante do baixo peso ao nascer. O objetivo do estudo foi verificar o efeito da poluição do ar sobre o peso ao nascer. MÉTODOS: Foram analisados todos os partos de mães residentes no Município de São Paulo, nos anos de 1998 a 2000. Estimaram-se as prevalências de baixo peso ao nascer conforme características do recém-nascido, da mãe e do parto. Apenas os distritos mais centrais de São Paulo foram incluídos, totalizando uma amostra de 311.735 nascimentos. Para avaliação do efeito da poluição do ar foram excluídos os prematuros, gemelares e analisados somente os nascimentos das áreas mais centrais da cidade. Os elementos poluentes analisados foram ozônio (O3), dióxido de enxofre (SO2), dióxido de nitrogênio (NO2), partículas em suspensão (PM10) e monóxido de carbono (CO). O efeito da exposição materna à poluição do ar no peso ao nascer foi avaliado por meio de regressão linear e logística. RESULTADOS: Do total analisado, 4,6% dos recém-nascidos apresentaram menos de 2.500 g ao nascer. A exposição materna ao CO, PM10 e NO2 durante o primeiro trimestre de gestação mostrou associação estatisticamente significante com a diminuição no peso do recém-nascido. CONCLUSÕES: Os resultados reforçam que a exposição materna à poluição do ar no primeiro trimestre de gestação pode contribuir para o menor ganho de peso do feto.

Caracterização do tolueno e o seu tempo de permanência na atmosfera terrestre

O tolueno é um poluente atmosférico com potencial de aquecimento global (Global warming potential, GWP) e que contribui para a formação tanto de ozono troposférico como de aerossóis orgânicos secundários (AOS), dois elementos participativos nos mecanismos das alterações climáticas. As principais fontes de emissões para a atmosfera terrestre são principalmente pela queima de combustíveis fósseis e biomassa, na qual a principal fonte emissora é através do uso da gasolina, tintas, solventes e fumo de cigarros. Nesta dissertação foi estudada a relevância do tolueno na atmosfera terrestre e analisado detalhadamente o espectro de foto-absorção na região do ultravioleta do vácuo (UVV) por radiação sincrotrão, tendo-se identificado várias transições eletrónicas. O foco principal deste estudo recaiu nos dois mecanismos da sua degradação, i.e. por mecanismos de reação química com radicais livres presentes na atmosfera terrestre bem como através do processo de fotólise. O processo mais eficiente de remoção do tolueno da atmosfera terrestre a baixas altitudes, (< 20 km) é através de reações com radicais OH●. Para o estudo do segundo processo de degradação do tolueno, determinaram-se as taxas de fotólise para várias altitudes na troposfera (0 - 10 km) e na estratosfera (10 - 50 km) através de um modelo matemático, assim como os seus tempos de residência deste poluente nas mesmas altitudes da atmosfera terrestre. As taxas de fotólise determinadas foram superiores e competitivas com os processos químicos para altitudes mais elevadas i.e. a partir dos 20 km de altitude.

Química atmosférica na Amazônia: a floresta e as emissões de queimadas controlando a composição da atmosfera amazônica

Entender os processos naturais que regulam a composição da atmosfera é crítico para que se possa desenvolver uma estratégia de desenvolvimento sustentável na região. As grandes emissões de gases e partículas durante a estação seca provenientes das queimadas alteram profundamente a composição da atmosfera amazônica na maior parte de sua área. As concentrações de partículas de aerossóis e gases traço aumentam por fatores de 2 a 8 em grandes áreas, afetando os mecanismos naturais de uma série de processos atmosféricos na região amazônica. Os mecanismos de formação de nuvens, por exemplo, são profundamente alterados quando a concentração de núcleos de condensação de nuvens (NCN) passa de 200 a 300 NCN/cm³ na estação chuvosa para 5.000-10.000 NCN/centímetro cúbico na estação seca. As gotas de nuvens sofrem uma redução de tamanho de 18 a 25 micrômetros para 5 a 10 micrômetros, diminuindo a eficiência do processo de precipitação e suprimindo a formação de nuvens. A concentração de ozônio, um gás importante para a saúde da floresta amazônica passa de cerca de 12 partes por bilhão em volume (ppb) (concentração típica ao meio do dia na estação chuvosa) para valores em regiões fortemente impactadas por queimadas de até 100 ppb, nível que pode ser fitotóxico para a vegetação. O balanço de radiação é fortemente afetado, com uma perda líquida de até 70% da radiação fotossinteticamente ativa na superfície.

Estudios de distintos procesos físicos que ocurren en la baja atmósfera

El objetivo general de este proyecto es: 1. Continuar con los estudios de crecimiento de grano, movilidad y estructura de los límites de grano en hielo con el fin de caracterizar sus propiedades físicas. De esta manera se contribuye a interpretar los procesos microfísicos que ocurren en las nubes en los cuales los límites de grano juegan un rol protagónico. 2. Continuar con los estudios de los factores que determinan las características estructurales (densidad y morfología) de las acreciones de hielo naturales y obtenidas artificialmente en condiciones controladas. Se estudia además la influencia de estos parámetros en los cálculos de trayectorias de granizos, los cuales se llevan a cabo con el fin de establecer las zonas de las nubes de tormenta más favorables para la nucleación y desarrollo de los granizos. 3. Comenzar con el estudio de los contaminantes atmosféricos presentes en la ciudad de Córdoba y su relación con las fuentes de emisión. (...) Mediante el presente proyecto se desea comenzar con el estudio sistemático de las variables de contaminación de aire que diariamente registra la Municipalidad de Córdoba mediante el sistema de monitoreo del aire (SIMA). (...) Estas variables son: Ozono troposférico, Compuestos nitrogenados (NO, NO2 y NOX), Hidrocarburos metánicos y no metánicos, Oxido de azufre, Amoníaco, Polvo en suspensión, Radiación ultravioleta y Variables meteorológicas (presión, temperatura, precipitación y dirección del viento). Estas variables están relacionadas entre sí y además dependen fuertemente de los emisores presentes en la ciudad, por lo que dentro de los objetivos de este trabajo está comenzar con el estudio sistemático de los contaminantes presentes en el aire de la ciudad y su relación con las fuentes locales de emisión.