Greenhouse gases and climatic states of minimum entropy production

The hypothesis of minimum entropy production is applied to a simple one-dimensional energy balance model and is analysed for different values of the radiative forcing due to greenhouse gases. The extremum principle is used to determine the planetary “conductivity” and to avoid the “diffusive” approximation, which is commonly assumed in this type of model. For present conditions the result at minimum radiative entropy production is similar to that obtained by applying the classical model. Other climatic scenarios show visible differences, with better behaviour for the extremal case

Farmers' exposure to dusts and gases in modern Finnish cubicle cow houses

Selostus: Maanviljelijöiden altistuminen pölyille ja kaasuille nykyaikaisissa navetoissa

Emissão de gases do efeito estufa em diferentes usos da terra no bioma Cerrado

A conversão de áreas nativas com o corte e queima de vegetação seguida do cultivo do solo resultam em mudanças na dinâmica da matéria orgânica do solo, com alterações nas emissões dos gases causadores de efeito estufa (GEE: CO2, CH4 e N2O) da biosfera para a atmosfera, que causam a elevação da temperatura média e, consequentemente, as mudanças climáticas globais. O objetivo deste estudo foi verificar as relações entre os fluxos de CO2, CH4 e N2O com a umidade, biomassa microbiana e as formas inorgânicas de N no solo com diferentes usos das terras no bioma Cerrado (Rio Verde, Goiás). O clima da região é do tipo Aw (Köppen-Geiger), e o solo foi classificado como Latossolo Vermelho distrófico caulinítico textura argilosa com vegetação original de Cerradão. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado (DIC), com quatro tratamentos (áreas): vegetação nativa - Cerradão (CE); pastagem (PA) de braquiária, semeadura convencional (SC) de soja; e semeadura direta (SD) de milho sucedido por milheto. As emissões anuais de CO2 e N2O não mostraram diferenças significativas entre os tratamentos; isso ocorreu devido à elevada variação nos fluxos dos gases em decorrência da sazonalidade no clima, com as menores emissões observadas durante o inverno, devido à ausência da umidade do solo. A média na emissão de CO2 foi de 108,9 ± 85,6 mg m-2 h-1 , e para o N2O, de 13,5 ± 7,6 µg m-2 h-1. Os fluxos de CH4 apresentaram diferenças significativas somente para a pastagem, com emissão de 32 µg m-2 h-1 , enquanto nas demais áreas foram observados influxos entre 46 e 15 µg m-2 h-1 . Com os resultados das correlações, pode-se verificar que a umidade foi a variável do solo que apresentou maior correlação com o fluxo dos três gases de efeito estufa. O teor de N-NO3- e as emissões de CO2 mostraram correlações para todas as áreas. Quando consideradas as correlações para todos os tratamentos conjuntamente, verificou-se que os fluxos dos três gases apresentaram correlações significativas com os teores de C e N-microbiano. Contudo, a relação Cmicro:Nmicro não mostrou correlação significativa com o fluxo dos gases de efeito estufa. A pastagem foi a única situação em que os fluxos de CO2 e N2O apresentaram correlação com as quantidades de N-inorgânico. Os resultados sugerem que os fluxos dos GEE são dependentes do regime pluvial no bioma Cerrado, principalmente nas áreas cultivadas que recebem altas doses de fertilizantes para o aumento da produtividade.

Twist mode in atomic Fermi gases

The quantum-kinetic energy of a finite number of trapped fermionic atoms provides a restoring force for shear motion due to a distortion of the momentum distribution. In analogy to the twist mode of nuclear physics, it is proposed that counter rotating the upper and lower hemisphere of a spherical atomic cloud yields a finite-frequency mode closely related to transverse zero sound waves in bulk Fermi liquids.

Energy and structure of dilute hard- and soft-sphere gases

The energy and structure of dilute hard- and soft-sphere Bose gases are systematically studied in the framework of several many-body approaches, such as the variational correlated theory, the Bogoliubov model, and the uniform limit approximation, valid in the weak-interaction regime. When possible, the results are compared with the exact diffusion Monte Carlo ones. Jastrow-type correlation provides a good description of the systems, both hard- and soft-spheres, if the hypernetted chain energy functional is freely minimized and the resulting Euler equation is solved. The study of the soft-sphere potentials confirms the appearance of a dependence of the energy on the shape of the potential at gas paremeter values of x~0.001. For quantities other than the energy, such as the radial distribution functions and the momentum distributions, the dependence appears at any value of x. The occurrence of a maximum in the radial distribution function, in the momentum distribution, and in the excitation spectrum is a natural effect of the correlations when x increases. The asymptotic behaviors of the functions characterizing the structure of the systems are also investigated. The uniform limit approach is very easy to implement and provides a good description of the soft-sphere gas. Its reliability improves when the interaction weakens.

Strongly correlated states of ultracold rotating dipolar Fermi gases

We study strongly correlated ground and excited states of rotating quasi-2D Fermi gases constituted of a small number of dipole-dipole interacting particles with dipole moments polarized perpendicular to the plane of motion. As the number of atoms grows, the system enters an intermediate regime, where ground states are subject to a competition between distinct bulk-edge configurations. This effect obscures their description in terms of composite fermions and leads to the appearance of novel quasihole ground states. In the presence of dipolar interactions, the principal Laughlin state at filling upsilon=1/3 exhibits a substantial energy gap for neutral (total angular momentum conserving) excitations and is well-described as an incompressible Fermi liquid. Instead, at lower fillings, the ground state structure favors crystalline order.

Microscopic description of the twist mode in normal and superfluid trapped Fermi gases

We investigate the "twist" mode (rotation of the upper against the lower hemisphere) of a dilute atomic Fermi gas in a spherical trap. The normal and superfluid phases are considered. The linear response to this external perturbation is calculated within the microscopic Hartree-Fock-Bogoliubov approach. In the normal phase the excitation spectrum is concentrated in a rather narrow peak very close to the trapping frequency. In the superfluid phase the strength starts to be damped and fragmented and the collectivity of the mode is progressively lost when the temperature decreases. In the weak-pairing regime some reminiscence of the collective motion still exists, whereas in the strong-pairing regime the twist mode is completely washed out. The disappearance of the twist mode in the strong-pairing regime with decreasing temperature is interpreted in the framework of the two-fluid model.

Temperature-induced resonances and Landau damping of collective modes in Bose-Einstein condensed gases in spherical traps

Interaction between collective monopole oscillations of a trapped Bose-Einstein condensate and thermal excitations is investigated by means of perturbation theory. We assume spherical symmetry to calculate the matrix elements by solving the linearized Gross-Pitaevskii equations. We use them to study the resonances of the condensate induced by temperature when an external perturbation of the trapping frequency is applied and to calculate the Landau damping of the oscillations.

Off-axis vortices in trapped Bose-condensed gases: Angular momentum and frequency splitting

We consider noncentered vortices and their arrays in a cylindrically trapped Bose-Einstein condensate at zero temperature. We study the kinetic energy and the angular momentum per particle in the Thomas-Fermi regime and their dependence on the distance of the vortices from the center of the trap. Using a perturbative approach with respect to the velocity field of the vortices, we calculate, to first order, the frequency shift of the collective low-lying excitations due to the presence of an off-center vortex or a vortex array, and compare these results with predictions that would be obtained by the application of a simple sum-rule approach, previously found to be very successful for centered vortices. It turns out that the simple sum-rule approach fails for off-centered vortices.

Ordered structures in rotating ultracold Bose gases

Two-dimentional systems of trapped samples of few cold bosonic atoms submitted to strong rotation around the perpendicular axis may be realized in optical lattices and microtraps. We investigate theoretically the evolution of ground state structures of such systems as the rotational frequency Omega increases. Various kinds of ordered structures are observed. In some cases, hidden interference patterns exhibit themselves only in the pair correlation function; in some other cases explicit broken-symmetry structures appear that modulate the density. For N < 10 atoms, the standard scenario, valid for large sytems is absent, and is only gradually recovered as N increases. On the one hand, the Laughlin state in the strong rotational regime contains ordered structures much more similar to a Wigner molecule than to a fermionic quantum liquid. On the other hand, in the weak rotational regime, the possibility to obtain equilibrium states, whose density reveals an array of vortices, is restricted to the vicinity of some critical values of the rotational frequency Omega.

Sensoriamento remoto na determinação de atributos de um nitossolo sob aplicação de vinhaça

O sensoriamento remoto vem sendo utilizado na avaliação de características químicas e físicas dos solos, como fonte de informação rápida, não destrutiva e de baixo custo, podendo assim auxiliar no gerenciamento de passivos ambientais. Nesse sentido, este trabalho teve por objetivo verificar o potencial da utilização de dados hiperespectrais na determinação de algumas propriedades de um solo submetido a diferentes aplicações de doses de vinhaça, utilizando dados espectrais oriundos de amostras em condições de campo e de terra fina seca em estufa. O experimento, delineado em blocos ao acaso constou de seis tratamentos e quatro repetições, sendo os tratamentos: 1, sem vinhaça; 2, fertirrigado com químicos; e 3, 4, 5 e 6, com aplicação de, respectivamente, 150, 300, 600 e 900 m³ ha-1 de vinhaça. Foram gerados modelos para predição de alguns atributos químicos e físicos do solo para os dois tipos de amostras, a partir de curvas espectrais na região do visível e infravermelho próximo. Para determinação da granulometria, os modelos não foram influenciados pelo tipo de amostra utilizada e foram classificados como "aceitáveis" a "bons" (R² entre 0,7 e 0,9). Em relação aos atributos químicos, foram gerados modelos com capacidade de diferenciação apenas entre altas e baixas concentrações (R² entre 0,50 e 0,65) para os atributos pH, matéria orgânica, H+Al e capacidade de troca catiônica, sendo os gerados para terra fina seca em estufa em alguns casos melhores que os para amostras em condições de campo.

Caracterização mineralógica de solos tropicais por sensoriamento remoto hiperespectral

Dados hiperespectrais coletados no Brasil pelo sensor AVIRIS (Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer) foram utilizados para a caracterização espectral de uma típica cena agropastoril e para testar o uso da técnica Spectral Feature Fitting (SFF) na identificação de minerais argilosos na imagem. Utilizou-se um modelo linear de mistura espectral, usando como membros de referência a vegetação verde e seca, a água, e os solos Nitossolo Vermelho, Latossolo Vermelho e Neossolo Quartzarênico órtico. Na identificação dos minerais, foram selecionados espectros de referência da biblioteca espectral do JPL/NASA. Os espectros dos pixels e das referências foram normalizados pelo método do contínuo espectral, entre 2.100 e 2.330 nm, e depois comparados quanto à similaridade com o uso da técnica SFF. A caulinita predomina na cena, cuja identificação remota é dependente do tipo de solo e das proporções dos componentes da cena no interior do pixels. Os melhores resultados foram obtidos em solos de reflectância intermediária a alta e em pixels com valor de abundância da fração solo superior a 70%. Isto ocorreu devido, respectivamente, à menor quantidade de substâncias opacas nestes solos e à redução nos pixels dos efeitos espectrais da lignina-celulose. Estes fatores tendem a mascarar as bandas de absorção das argilas.

Comparação entre mapas de solos obtidos por sensoriamento remoto espectral e pelo método convencional

O meio científico carece de métodos que efetivem a utilização da espectroradiometria em mapeamentos de solos. O objetivo deste trabalho foi comparar o uso do sensoriamento remoto espectral com o método convencional, na obtenção de mapas de solos. Utilizando o mapa planialtimétrico como base, trinta pontos de amostragem foram demarcados na área de estudo. As amostras foram coletadas a 0-20, 40-60 e 80-100 cm de profundidade em cada ponto, todos georreferenciados, totalizando noventa amostras nas quais foram feitas as análises químicas, físicas e radiométricas. Os dados radiométricos foram obtidos em laboratório usando o espectrorradiômetro IRIS, na faixa de 400-2.500 nm. Pela análise e interpretação dos dados espectrais juntamente com as curvas de nível, obteve-se um mapa espectral detalhado de solos. Na mesma área foi obtido um mapa de solos detalhado pelo método convencional. Foram identificadas quatro classes de solos em ambos os mapas, com boa correlação, demonstrando que os dados espectrais podem ser utilizados como instrumento no mapeamento de solos. A utilização conjunta dos dados de sensoriamento remoto espectral, curvas de nível e trabalho de campo permite a obtenção do mapa detalhado de solos.