Análise das mudanças na extensão do gelo marinho antártico e ártico entre 1979 e 2007 e sua relação com a variabilidade climática global.

Recentes observações satelitais têm demonstrado um aumento na extensão total do gelo marinho Antártico e redução do gelo marinho no Ártico. Apesar destas constatações, no Oceano Sul análises regionais apontam tendências negativas nos mares de Bellingshausen-Amundsen e positivas no mar de Ross, enquanto que para o Ártico ocorrer uma redução uniforme do gelo marinho. Neste estudo, foi realizada uma análise multivariada para identificar as mudanças na extensão do gelo marinho Antártico e Ártico em resposta à variabilidade de um conjunto de forçantes/parâmetros/índices climáticos de reconhecida importância em escala global. Especificamente, as associações entre o gelo marinho e os parâmetros e forçantes climáticos foram examinadas através da correlação linear e da análise de agrupamento. Diferentes respostas em diferentes setores foram examinadas e discutidas. Os resultados indicam que a variabilidade do gelo marinho Antártico e Ártico é um fenômeno multivariado e que a extensão de gelo marinho mínima, média e máxima podem apresentar diferentes padrões espaciais e responderem a diferentes conjuntos de parâmetros e forçantes climáticos. Foi identificado um significativo impacto de forçantes/parâmetros/índices climáticos sobre o gelo marinho no Oeste Antártico. No hemisfério Norte o aumento da temperatura média global e do CO2 atmosférico são os principais responsáveis pela redução na extensão do gelo marinho.

Metodologia para avaliação ambiental de bacias hidrográficas com uso de sistemas de suporte à decisão espacial e do indicador pegada ecológica

No atual contexto ambiental é grande a demanda por informações consistentes que subsidiem o planejamento territorial, permitindo realizar avaliações ambientais e desta forma, subsidiar os setores público e privado. Essa demanda pode ser satisfeita com a integração de informações em um sistema, com propriedades e funções de processamento, possibilitando sua utilização em ambiente integrado. Assim, nesta dissertação é proposta uma metodologia para a avaliação ambiental de bacias hidrográficas que atua desde a escolha de indicadores e definição dos pesos de sua contribuição, até a execução de avaliações e espacialização de resultados em ambiente SIG. Esta metodologia é composta por duas fases distintas: avaliação da vulnerabilidade ambiental da bacia hidrográfica a partir do uso de sistemas de suporte à decisão espacial, e, avaliação da sustentabilidade da bacia através do cálculo do indicador Pegada Ecológica. Na primeira fase são adotados sistemas de suporte à decisão, bases de conhecimento, SIG e uma ferramenta que integra estes resultados permitindo a geração de avaliações, análises e/ou cenários prospectivos. Na segunda fase, a sustentabilidade da bacia é retratada a partir do cálculo da pegada ecológica que consiste na contabilização da área que uma população necessita para produzir os recursos consumidos e absorver os resíduos gerados. A comparação entre áreas mais vulneráveis e menos sustentáveis, pode nortear projetos de recuperação e conservação ambiental.

Diffraction properties of ultrashort pulsed beams with arbitrary temporal profiles studied with a volume holographic grating

Using modified two- dimensional coupled- wave theory, the diffraction properties of ultrashort pulsed beams with arbitrary temporal profiles are studied with a volume holographic grating. Analytical expressions for the profiles of the transmitted and diffracted beams are obtained. It is shown that the Bragg selectivity bandwidth of the volume grating can be influenced by the geometry parameter. Numerical results are illustrated for three different temporal profiles. For different temporal profiles, the ratios of the diffraction bandwidths to input bandwidths are discussed.

Measuring temporal fluctuation on femtosecond scale in a random medium

We report an observation of femtosecond optical fluctuations of transmitted light when a coherent femtosecond pulse propagates through a random medium. They are a result of random interference among scattered waves coming from different trajectories in the time domain. Temporal fluctuations are measured by using cross-correlated frequency optical gating. It is shown that a femtosecond pulse will be broadened and distorted in pulse shape while it is propagating in random medium. The real and imaginary components of transmitted electric field are also distorted severely. The average of the fluctuated transmission pulses yields a smooth profile, probability functions show good agreement with Gaussian distribution. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Incremental Control Synthesis for Robotics in the Presence of Temporal Logic Specifications

This thesis presents methods for incrementally constructing controllers in the presence of uncertainty and nonlinear dynamics. The basic setting is motion planning subject to temporal logic specifications. Broadly, two categories of problems are treated. The first is reactive formal synthesis when so-called discrete abstractions are available. The fragment of linear-time temporal logic (LTL) known as GR(1) is used to express assumptions about an adversarial environment and requirements of the controller. Two problems of changes to a specification are posed that concern the two major aspects of GR(1): safety and liveness. Algorithms providing incremental updates to strategies are presented as solutions. In support of these, an annotation of strategies is developed that facilitates repeated modifications. A variety of properties are proven about it, including necessity of existence and sufficiency for a strategy to be winning. The second category of problems considered is non-reactive (open-loop) synthesis in the absence of a discrete abstraction. Instead, the presented stochastic optimization methods directly construct a control input sequence that achieves low cost and satisfies a LTL formula. Several relaxations are considered as heuristics to address the rarity of sampling trajectories that satisfy an LTL formula and demonstrated to improve convergence rates for Dubins car and single-integrators subject to a recurrence task.

Rotas migratórias, áreas de uso intenso e padrões de mergulho de tartarugas-de couro (Dermochelys coriacea) no Atlântico Sul Ocidental

As tartarugas marinhas são espécies ameaçadas, altamente migratórias que apresentam um ciclo de vida longo e uma ampla distribuição geográfica. Assim, melhorar a nossa compreensão sobre a ecologia espacial das tartarugas marinhas é essencial para a elucidação de aspectos da sua história de vida e para o desenvolvimento de medidas eficazes de conservação. Esta tese compreende um conjunto de artigos ou capítulos que visam contribuir ao conhecimento da ecologia espacial da tartaruga-de-couro, Dermochelys coriacea. Este estudo utilizou novas tecnologias como à telemetria por satélite (que proporciona um método útil para monitorar os movimentos de espécies migratórias) e um conjunto de ferramentas de geoprocessamento como abordagem metodológica que visou: examinar os movimentos e migrações da tartaruga-de-couro, identificar áreas de uso intenso e padrões espaço-temporais no uso do habitat, e integrar dados biológicos e oceanográficos para descrever as estratégias comportamentais desta espécie. Cinco tartarugas-de-couro (um subaduto, dois machos adultos e duas fêmeas adultas) foram equipadas com transmissores por satélite no Atlântico Sul Ocidental entre 2005 e 2008. Além de fornecer dados de localização geográfica os tansmissores permitiram registrar informações de mergulho tais como profundidade e duração máxima e media dos mergulhos, perfis completos de mergulhos individuais e dados de temperatura do mar. Movimentos e migrações de tartarugas-de-couro marcadas no Atlântico Sul foram documentados pela primeira vez. Alem disso, foi posível identificar áreas de uso intenso (ou alimentação) previamente desconhecidas para a espécie, assim como uma residência sazonal nestas áreas localizadas em águas tropicais e temperadas fora da costa sul-americana (19-45S). A sazonalidade dos movimentos esteve intimamente associada a processos físicos sazonais de pequena e mesoescala. Dependendo do ambiente marinho explorado, durante os períodos de residência, as tartarugas apresentaram diferentes estratégias alimentares identificadas através da análise dos padrões de mergulho.

Tendência temporal do índice de massa corporal em alistados do Brasil (1980-2005)

Apesar da crescente prevalência da obesidade em países desenvolvidos e em desenvolvimento, há pouca evidência da associação com fatores ambientais. Objetivos: Investigar a evolução temporal do IMC em jovens alistados do sexo masculino de 18 anos no Brasil entre 1980 e 2005; identificar pontos específicos de maior variância na série temporal e comparar pontos específicos no tempo, a evolução temporal do IMC com as mudanças socioeconômicas no Brasil. Métodos: O presente estudo explorou uma série temporal de 26 anos em homens brasileiros que se alistaram no período de 1980 a 2005. A amostra compreendeu cerca de 35-40% de todos os jovens brasileiros de 18 anos de idade. O peso corporal e a estatura foram obtidos no momento do exame médico durante o alistamento militar. Todas as mensurações antropométricas foram realizadas por pessoal especializado e treinado. As prevalências do sobrepeso e da obesidade foram calculadas com intervalos de confiança de 95%. Com a finalidade de testar a presença de heterocedasticidade na série do IMC, realizou-se o teste de Multiplicador de Lagrange (LM). Para os pontos no tempo, com oscilações acima da média do IMC, variáveis dummies foram testadas utilizando-se o modelo ARCH (Autoregressivo de Heterocedasticidade Condicionada), com um nível de significância de p <0,05. Para aqueles pontos no tempo com oscilações acima da média do IMC (anos de 1985, 1994 e 2000), variáveis dummy foram incluídos sob a hipótese foi de que a taxa de crescimento do IMC não fosse a mesma ao longo da série temporal. Para as possíveis explicações para os aumentos bruscos na curva do IMC, foram consideradas as alterações nos principais indicadores econômicos do Brasil (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística e Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada). Os fatores econômicos analisados foram: taxa de inflação anual, produção de alimentos, pobreza (%), o consumo de refrigerantes e o rendimento médio anual. Resultados: A prevalência de sobrepeso também passou de 4,5%, em 1980, para 12,5%, em 2005, um aumento de 2,6 vezes, enquanto a prevalência de obesidade aumentou de 0,5%, em 1980, para 1,9%, em 2005, um aumento de quase 300%, mas por comparação internacional estão abaixo da média. Particularmente em 1985-6 e 1994-5, houve um aumento acentuado e significativo do IMC. Em 1985-6, a média do IMC aumentou de 21,4 kg/m2 para 21,5 kg/m2 e, em 1994-5, a média do IMC médio aumentou de 21,7 kg/m2 para 21,9 kg/m2. Nesses dois pontos (1985-1986 e 1994-1995) ocorreram logo após duas grandes mudanças políticas econômicas que aumentaram o poder de compra da população. Em 1985-6, as mudanças foram principalmente relacionadas a fatores econômicos, tais como: a redução do nível de desigualdade social; aumento da renda familiar; redução da pobreza; o controle da inflação; aumento do tempo assistindo televisão e aumento do consumo de alimentos. Em 1994-5, além das mudanças no poder de compra, houve uma modificação na atividade física obrigatória nas escolas. Conclusão: O presente estudo mostrou um aumento abrupto da obesidade na população de homens jovens no Brasil em duas ocasiões durante esta série temporal (anos de 1985-6 e 1994-5), quando uma possível redução no gasto calórico e aumento do consumo de alimentos da população foram observados.

Desenvolvimento de um método espectronodal livre de erros de truncamento espacial para problemas adjuntos de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação de ordenadas discretas em geometria unidimensional

Um método numérico nodal livre de erros de truncamento espacial é desenvolvido para problemas adjuntos de transporte de partículas neutras monoenergéticas em geometria unidimensional com fonte fixa na formulação de ordenadas discretas (SN). As incógnitas no método são os fluxos angulares adjuntos médios nos nodos e os fluxos angulares adjuntos nas fronteiras dos nodos, e os valores numéricos gerados para essas quantidades são os obtidos a partir da solução analítica das equações SN adjuntas. O método é fundamentado no uso da convencional equação adjunta SN discretizada de balanço espacial, que é válida para cada nodo de discretização espacial e para cada direção discreta da quadratura angular, e de uma equação auxiliar adjunta não convencional, que contém uma função de Green para os fluxos angulares adjuntos médios nos nodos em termos dos fluxos angulares adjuntos emergentes das fronteiras dos nodos e da fonte adjunta interior. Resultados numéricos são fornecidos para ilustrarem a precisão do método proposto.

Temporal-space-transforming pulse-shaping system with a knife-edge apparatus for a high-energy laser facility

For the first time to our knowledge, in a high-energy laser facility with an output energy of 454.37 J, by using a temporal-space-transforming pulse-shaping system with our own design of a knife-edge apparatus, we obtained a quasi-square laser pulse. (c) 2005 Optical Society of America.

Modelagem do comportamento dinâmico de passarelas tubulares em aço e mistas (aço-concreto)

A experiência dos engenheiros estruturais e os conhecimentos adquiridos pelo uso de materiais e novas tecnologias, têm ocasionado estruturas de aço e mistas (aço-concreto) de passarelas cada vez mais ousadas. Este fato tem gerado estruturas de passarelas esbeltas, e consequentemente, alterando os seus estados de limite de serviço e último associados ao seu projeto. Uma consequência direta desta tendência de projeto é o aumento considerável das vibrações das estruturas. Portanto, a presente investigação foi realizada com base em um modelo de carregamento mais realista, desenvolvido para incorporar os efeitos dinâmicos induzidos pela caminhada de pessoas. O modelo de carregamento considera a subida e a descida da massa efetiva do corpo em cada passo. A posição da carga dinâmica também foi alterada de acordo com a posição do pedestre sobre a estrutura e a função do tempo gerada, possui uma variação espacial e temporal. O efeito do calcanhar do pedestre também foi incorporado na análise. O modelo estrutural investigado baseia-se em uma passarela tubular (aço-concreto), medindo 82,5m. A estrutura é composta por três vãos (32,5 m, 20,0 m e 17,5 m, respectivamente) e dois balanços (7,5 m e 5,0 m, respectivamente). O sistema estrutural é constituído por perfis de aço tubular e uma laje de concreto, e é atualmente utilizada para travessia de pedestres. Esta investigação é realizada com base em resultados experimentais, relacionando a resposta dinâmica da passarela com as obtidas via modelos de elementos finitos. O modelo computacional proposto adota as técnicas de refinamento de malha, usualmente presente em simulações pelo método de elementos finitos. O modelo de elementos finitos foi desenvolvido e validado com resultados experimentais. Este modelo de passarela tubular permitiu uma avaliação dinâmica completa, investigando especialmente ao conforto humano e seus limites de utilização associados à vibração. A resposta dinâmica do sistema, em termos de acelerações de pico, foi obtida e comparada com os valores limites propostos por diversos autores e padrões de projeto. As acelerações de pico encontradas na presente análise indicou que a passarela tubular investigada apresentou problemas relacionados com o conforto humano. Por isso, foi detectado que este tipo de estrutura pode atingir níveis de vibrações excessivas que podem comprometer o conforto do usuário na passarela e especialmente a sua segurança.

Variação temporal de uma comunidade fitoplanctônica do reservatório de APM-Manso através de modelagem ecológica tridimensional.

A ecologia de reservatórios, que são ecossistemas complexos, dinâmicos e artificiais, vem assumindo destaque no Brasil. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade da aplicação, no reservatório de APM-Manso, de um modelo ecológico tridimensional em estudos sobre a dinâmica fitoplanctônica, simulando a variação temporal do fitoplâncton para cenários distintos de carga de nutrientes. O modelo CAEDYM foi acoplado ao ELCOM e simulação foi realizada em duas etapas: uma hidrodinâmica e outra ecológica. Escolheu-se para as simulações o período de cinco meses, a partir de 1 de setembro de 2005. Foram construídos dois cenários de simulação, o primeiro contendo os valores reais de carga de nutrientes dos principais rios contribuintes medidos em campo, e o segundo com redução na carga nutricional destes rios, simulando um possível processo de substituição de áreas florestadas por áreas de pastagem na bacia do rio Manso. A comunidade fitoplanctônica simulada apresentou rápidas respostas à disponibilidade nutricional do ambiente, e os resultados obtidos corroboraram com diversas teorias sobre as estratégias adaptativas e sobre as dinâmicas algais. Dentre as classes simuladas, Bacillariophyceae e Cryptophyceae se mostraram mais sensíveis às reduções de carga, enquanto Chrolophyceae e Cyanophyceae, apesar de terem suas biomassas reduzidas, sofreram menos com o impacto, sugerindo estarem mais adaptadas à limitação de nutrientes. Os picos chuvosos influenciaram positivamente as taxas de crescimento das Bacillariophyceae apenas no Cenário 1, uma vez que a limitação por nutrientes foi mais decisiva para esta classe no Cenário 2. Observou-se em ambas as simulações uma tendência de substituição na dominância de Cyanophyceae por Chlorophyceae.

Optimization of Pulse Temporal Contrast in Optical Parametric Chirped Pulse Amplification

In optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA), the degradation of temporal contrast of the compressed signal pulse mainly results from spectral clipping in the grating stretcher with finite size of the optics, parametric fluorescence (PF) and the spectral variations transferred from temporal fluctuation of the pump pulse. The temporal contrast of the recompressed amplified pulse in the OPCPA system is studied numerically and a number of solutions are considered and optimized to achieve the highest temporal contrast.