NOAA Coastal Change Analysis Program (C-CAP): Guidance for Regional Implementation

EXECUTIVE SUMMARY: The Coastal Change Analysis Programl (C-CAP) is developing a nationally standardized database on landcover and habitat change in the coastal regions of the United States. C-CAP is part of the Estuarine Habitat Program (EHP) of NOAA's Coastal Ocean Program (COP). C-CAP inventories coastal submersed habitats, wetland habitats, and adjacent uplands and monitors changes in these habitats on a one- to five-year cycle. This type of information and frequency of detection are required to improve scientific understanding of the linkages of coastal and submersed wetland habitats with adjacent uplands and with the distribution, abundance, and health of living marine resources. The monitoring cycle will vary according to the rate and magnitude of change in each geographic region. Satellite imagery (primarily Landsat Thematic Mapper), aerial photography, and field data are interpreted, classified, analyzed, and integrated with other digital data in a geographic information system (GIS). The resulting landcover change databases are disseminated in digital form for use by anyone wishing to conduct geographic analysis in the completed regions. C-CAP spatial information on coastal change will be input to EHP conceptual and predictive models to support coastal resource policy planning and analysis. CCAP products will include 1) spatially registered digital databases and images, 2) tabular summaries by state, county, and hydrologic unit, and 3) documentation. Aggregations to larger areas (representing habitats, wildlife refuges, or management districts) will be provided on a case-by-case basis. Ongoing C-CAP research will continue to explore techniques for remote determination of biomass, productivity, and functional status of wetlands and will evaluate new technologies (e.g. remote sensor systems, global positioning systems, image processing algorithms) as they become available. Selected hardcopy land-cover change maps will be produced at local (1:24,000) to regional scales (1:500,000) for distribution. Digital land-cover change data will be provided to users for the cost of reproduction. Much of the guidance contained in this document was developed through a series of professional workshops and interagency meetings that focused on a) coastal wetlands and uplands; b) coastal submersed habitat including aquatic beds; c) user needs; d) regional issues; e) classification schemes; f) change detection techniques; and g) data quality. Invited participants included technical and regional experts and representatives of key State and Federal organizations. Coastal habitat managers and researchers were given an opportunity for review and comment. This document summarizes C-CAP protocols and procedures that are to be used by scientists throughout the United States to develop consistent and reliable coastal change information for input to the C-CAP nationwide database. It also provides useful guidelines for contributors working on related projects. It is considered a working document subject to periodic review and revision.(PDF file contains 104 pages.)

Towards complex system design and management in the engineering domain – the smart grid challenge

This is an Author's Accepted Manuscript of an article published in “Emergence: Complexity and Organization”, 15 (2), pp. 14-22 (2013), copyright Taylor & Francis.

Evaluation of the Photometrics CH250 CCD Camera for use in the NOAA/MLML Marine Optics System

This report summarizes initial work to incorporate Photometries CH250 charge-coupled device (CCD) detectors in the NOAAIMLML Marine Optics System (MOS). The MOS spectroradiometer will be used primarily in the Marine Optics Buoy (MOBY) to surface truth the ocean color satellite, SeaWiFS, scheduled for launch later this year. This work was funded through Contract NAS5-31746 to NASA, Goddard Space Flight Center. (PDF contains 24 pages)

Da exclusão a participação internacional na área espacial: o programa de satélites sino-brasileiro como instrumento de poder e desenvolvimento (1999-2009)

A presente dissertação tem como objetivo analisar os ganhos geopolíticos do programa sino-brasileiro de satélites de recursos terrestres (CBERS). O codesenvolvimento pelo Brasil e pela China de uma série de satélites de sensoriamento remoto elevou a capacidade de ambos os países de ampliar os meios para zelar pela soberania sobre seus territórios nacionais. Esse programa de cooperação Sul-Sul também impactou positivamente no desenvolvimento desses países, à medida que possibilitou a execução de políticas públicas mais eficazes para áreas de difícil acesso como o deserto de Gobi na China e a floresta amazônica no Brasil. Além disso, o desenvolvimento e lançamento exitoso dos satélites da família CBERS também auferiu ganhos políticos no âmbito internacional. De fato, a aquisição dessa tecnologia permitiu ao Brasil e a China uma atuação mais proativa nos regimes internacionais relacionados ao espaço exterior, como COPUOS, CEOS e GEO/GEOSS. Ela também ensejou a realização de uma política de vanguarda de distribuição de imagens, baseada na premissa de que os dados geoespaciais são bens públicos globais. Esse entendimento levou, enfim, à realização de uma política de distribuição gratuita de imagens CBERS, primeiramente para os territórios nacionais do Brasil e da China e, posteriormente para países da América do Sul e para todo continente africano, culminando, em 2010, com sua globalização. Desse modo, o presente trabalho visa analisar se a aquisição da tecnologia de sensoriamento remoto via satélite efetivamente facultou ao Brasil e a China uma maior capacidade de influência no sistema internacional de poder e, igualmente, se há relação entre o programa CBERS e as políticas externas do Brasil e da China, principalmente no que tange à promoção da cooperação Sul-Sul na política externa solidária do governo Lula e ao conceito de mundo harmonioso da diplomacia chinesa.

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.

Distributed Optimal Control of Cyber-Physical Systems: Controller Synthesis, Architecture Design and System Identification

The centralized paradigm of a single controller and a single plant upon which modern control theory is built is no longer applicable to modern cyber-physical systems of interest, such as the power-grid, software defined networks or automated highways systems, as these are all large-scale and spatially distributed. Both the scale and the distributed nature of these systems has motivated the decentralization of control schemes into local sub-controllers that measure, exchange and act on locally available subsets of the globally available system information. This decentralization of control logic leads to different decision makers acting on asymmetric information sets, introduces the need for coordination between them, and perhaps not surprisingly makes the resulting optimal control problem much harder to solve. In fact, shortly after such questions were posed, it was realized that seemingly simple decentralized optimal control problems are computationally intractable to solve, with the Wistenhausen counterexample being a famous instance of this phenomenon. Spurred on by this perhaps discouraging result, a concerted 40 year effort to identify tractable classes of distributed optimal control problems culminated in the notion of quadratic invariance, which loosely states that if sub-controllers can exchange information with each other at least as quickly as the effect of their control actions propagates through the plant, then the resulting distributed optimal control problem admits a convex formulation.

The identification of quadratic invariance as an appropriate means of "convexifying" distributed optimal control problems led to a renewed enthusiasm in the controller synthesis community, resulting in a rich set of results over the past decade. The contributions of this thesis can be seen as being a part of this broader family of results, with a particular focus on closing the gap between theory and practice by relaxing or removing assumptions made in the traditional distributed optimal control framework. Our contributions are to the foundational theory of distributed optimal control, and fall under three broad categories, namely controller synthesis, architecture design and system identification.

We begin by providing two novel controller synthesis algorithms. The first is a solution to the distributed H-infinity optimal control problem subject to delay constraints, and provides the only known exact characterization of delay-constrained distributed controllers satisfying an H-infinity norm bound. The second is an explicit dynamic programming solution to a two player LQR state-feedback problem with varying delays. Accommodating varying delays represents an important first step in combining distributed optimal control theory with the area of Networked Control Systems that considers lossy channels in the feedback loop. Our next set of results are concerned with controller architecture design. When designing controllers for large-scale systems, the architectural aspects of the controller such as the placement of actuators, sensors, and the communication links between them can no longer be taken as given -- indeed the task of designing this architecture is now as important as the design of the control laws themselves. To address this task, we formulate the Regularization for Design (RFD) framework, which is a unifying computationally tractable approach, based on the model matching framework and atomic norm regularization, for the simultaneous co-design of a structured optimal controller and the architecture needed to implement it. Our final result is a contribution to distributed system identification. Traditional system identification techniques such as subspace identification are not computationally scalable, and destroy rather than leverage any a priori information about the system's interconnection structure. We argue that in the context of system identification, an essential building block of any scalable algorithm is the ability to estimate local dynamics within a large interconnected system. To that end we propose a promising heuristic for identifying the dynamics of a subsystem that is still connected to a large system. We exploit the fact that the transfer function of the local dynamics is low-order, but full-rank, while the transfer function of the global dynamics is high-order, but low-rank, to formulate this separation task as a nuclear norm minimization problem. Finally, we conclude with a brief discussion of future research directions, with a particular emphasis on how to incorporate the results of this thesis, and those of optimal control theory in general, into a broader theory of dynamics, control and optimization in layered architectures.

Proposta de construção de um indicador global para sustentabilidade ambiental do processo industrial numa empresa petroquímica instalada no estado do Rio de Janeiro

No presente trabalho foi realizada uma na pesquisa bibliográfica sobre indicadores globais para avaliação da eficiência de um sistema de gestão ambiental (SGA) e sobre o conceito de sustentabilidade ambiental, com o objetivo de estudar o SGA de uma empresa petroquímica, instalada no Rio de Janeiro, certificada pela ISO 9001, ISO 14001 e OSHA 18001. Procurou-se, assim, identificar, a partir da análise dos indicadores de avaliação do desempenho ambiental, a possibilidade de implantar um indicador único para avaliação da eficiência do SGA estudado, de forma a mostrar aos observadores externos e internos, o efetivo engajamento da empresa na preservação dos recursos naturais e na minimização das emissões atmosféricas e de gases de efeito estufa, dentro da ótica de sustentabilidade ambiental focando-se um processo produtivo industrial. Por meio da pesquisa, verificou-se que, apesar de a empresa utilizar indicadores relacionados com o consumo de água, de emissões fugitivas e de geração de resíduos, dentre outros, ela não monitora, de forma objetiva, as emissões em termos de CO2 equivalente e todas as ações ligadas à sustentabilidade ambiental. Assim, foi proposto um indicador global de sustentabilidade ambiental para ser utilizado como referência do processo produtivo, visando fornecer ao responsável pelo SGA os subsídios necessários para tratar da gestão do processo sob a ótica da sustentabilidade ambiental

Potencialidades da cidade do Rio de Janeiro no contexto da política global do clima: um enfoque em árvores urbanas

Este trabalho objetivou traçar um percurso analítico da base institucional e material da gestão da arborização na cidade do Rio de Janeiro, visando a adoção de procedimentos para a quantificação do carbono armazenado nas árvores na malha urbana para possibilitar o conhecimento sobre o arboreto e o estabelecimento de objetivos quantificáveis, reportáveis e verificáveis de redução de emissões de gases de efeito estufa. Com a instituição da obrigatoriedade em nível nacional da metas de redução das emissões de gases de efeito estufa, através da Lei n 12.187/09, o município do Rio de Janeiro oficializou legalmente, com a Lei Muncipal n 5.248/11, o compromisso de adoção de medidas e programas de incentivo para reduzir as emissões de gases de efeito estufa na cidade. Entretanto, a única ação de mitigação controlada pelo município, com procedimentos regulamentados, é a compensação de emissões nas construções através do plantio de árvores. O acompanhamento da execução dos plantios de árvores, exigidos no licenciamento das construções é a atual forma de estabelecer objetivos quantificáveis, reportáveis e verificáveis de redução de emissões antrópicas de gases de efeito estufa no Município. De forma específica, foi realizada uma análise dos recursos institucionais e materiais disponíveis e potenciais à disposição do sistema de planejamento e gestão ambiental do município, com a proposição de criar um sistema de banco de dados (SGBD) da arborização urbana. O banco de dados estruturado ao longo da pesquisa, foi utilizado em um sistema de informação geográfico (SIG), onde foi possível realizar um estudo exploratório da estimativa de estoque de carbono em árvores em logradouros. A investigação desta pesquisa teve dupla expectativa: contribuir para a eficácia das ações de manejo e controle do arboreto urbano, com base no monitoramento contínuo dos serviços ambientais das árvores; e consolidar critérios analíticos habilitados para quantificar as alterações de fitomassa do arboreto urbano, em uma proposta de um plano de arborização para a cidade, até agora inexistente, que foi delineado ao final do trabalho, que seguramente irá garantir significativos benefícios ambientais, econômicos e sociais à sociedade.

Eurasian integration as a way to respond to global challenges

510 p.

Transnacionais como veículo de investimento e o problema da corrupção: dois temas relevantes da atual agenda global

A expansão econômico-financeira do mercado, com a presença global das TNCs, dá a tônica da sociedade contemporânea, na qual, atividades sociais, políticas e econômicas adquirem facilmente uma dimensão mundial. Nesse sentido, eventos, decisões e atividades ocorridas em uma determinada localidade, quase que imediatamente, impactam a vida de indivíduos e comunidades em outras partes do globo, ainda que muito distantes geograficamente. Isso pode ser exemplificado pelas repercussões da recente crise econômica na Europa, nos Estados Unidos e em outros centros de pujança financeira, e que, em parte, foram desencadeadas por atos de corrupção. Dentro desse contexto, a bidimensionalidade clássica que contrapõe o Direito Internacional em ramos do DIP e do DIPr não é suficiente para compreender a conjuntura das situações atuais. Para tanto, a Transnational Law une o Direito Internacional Público e Direito Internacional Privado com novos temas do direito, tais como: Direito Administrativo Internacional, o Direito do Desenvolvimento Econômico, Direitos Humanos e as regras aplicáveis às empresas transnacionais, que passam a ser consideradas como atores do sistema internacional. Nesse sentido, o presente trabalho busca contextualizar, por meio da perspectiva da interdependência, o tema da responsabilidade das TNCs e dos investimentos dentro da ciência do Direito, contrapondo com o tema da corrupção, sua agenda global e seus efeitos nefastos. Com efeito, deu-se prioridade à análise do esforço internacional no combate à corrupção (tratados internacionais, leis, inclusive com efeitos extraterritoriais, e outras legislações internacionais com natureza de soft-law), para ao final comentar acerca das particularidades do Brasil quanto ao tema.

MAPPER, a low-level geographic information system

A Low-Level Geographic Information System (LL-GIS) was developed to provide a simple low-cost mapping program which can be executed in any personal computer, by individuals with different levels of knowledge in computing. MAPPER is an add-on module of FishBase - a global database with key information on the biology of fish - where it creates on-screen maps with information on biodiversity and the occurrence of species. In another application, MAPPER is used to display and analyzed geographical information on the Philippines.

Proposição de um indicador global de funcionalidade operacional para sistemas de processamento primário em instalações marítimas de produção de petróleo: estudo de caso para o sistema de separação e tratamento de óleo

Este texto verificou o tema de monitoramento de processos de produção de petróleo em plataformas no mar de forma a propor indicadores globais para monitoramento da funcionalidade dos equipamentos que envolvem estes processos, permitindo a antecipação da tomada de decisão sobre suas eminentes quedas de disponibilidade. Para tal, buscando conhecer as áreas envolvidas na gestão de uma plataforma de petróleo no mar, foram identificados os principais sistemas relacionados ao processo de produção de petróleo e optou-se pelo Sistema de Separação e Tratamento de Óleo para desenvolvimento e validação dos indicadores propostos. O Indicador Global de Funcionalidade Operacional (IGFO) foi desenvolvido a partir dos dados disponíveis para monitoramento dos processos de produção de petróleo, focado nas visões das principais áreas envolvidas na gestão da plataforma. Este indicador foi elaborado com objetivo de simplificar a análise dos processos, permitindo assim aferir o desempenho das ações de monitoramento de processos em plataformas de petróleo, de modo a atuar de forma antecipativa, contribuindo com a identificação e a disseminação das melhores práticas de manutenção preditiva. Neste aspecto, os indicadores na forma de normalização utilizada permitem comparações em diversos níveis, tanto em relação as plataformas dentro de uma empresa, como plataformas de empresas diferentes. Os indicadores globais propostos obtiveram resultados que permitiram avaliar a queda de funcionalidade dos equipamentos do Sistema de Separação e Tratamento de Óleo durante o período avaliado, servindo de base para identificação das causas das falhas destes equipamentos. Assim sendo, pôde-se perceber que a utilização dos indicadores globais identificados pode responder com sucesso às necessidades propostas

A importância da caraterização geoambiental para elaboração de planejamento territorial ambiental: o exemplo do primeiro distrito do município de Rio Bonito (RJ)

O crescimento populacional acelerado e a imposição do mercado regional e global no município de Rio Bonito (RJ) proporcionaram alterações no seu espaço territorial. As observações cotidianas e a análise dos mapas e imagens de satélites do município trouxeram questionamentos sobre a organização territorial em face de novos empreendimentos e a situação ambiental. Com essas demandas diferenciadas surge a necessidade de estudos integrados para se caracterizar em escala local as problemáticas com o uso e cobertura da terra e tentar oferecer possibilidades de reorganização numa visão holística de todo o processo, que é dinâmico. A caracterização com uma perspectiva sistêmica, nesse estudo, recebe o nome de Geoambiental. O município de Rio Bonito está localizado no Estado do Rio de Janeiro e possui uma área total de 456,45 km2. É dividido em três distritos: Sede, Boa Esperança e Basílio. O trabalho em questão busca um entendimento sobre as condições ambientais das unidades de paisagem no Primeiro Distrito, a fim de subsidiar alternativas de um desenvolvimento sustentável. A pesquisa teve como objetivo principal demonstrar a importância da Caracterização Geoambiental para realização de planejamento territorial em consonância com a preservação ambiental. Além disso, buscou-se realizar análise do uso e cobertura da terra, identificar vulnerabilidades e estabilidades das Unidades Geoambientais e identificar alternativas viáveis para as questões socioambientais e que tenham como base a compreensão da dinâmica local, as relações sociais e passivos ambientais. A metodologia utilizada consistiu na determinação das Unidades Geoambientais com base na revisão bibliográfica, observação de campo, análise de imagens de satélite, dos mapas geomorfológicos, de drenagem e altimétricos. As informações obtidas foram analisadas para geração de banco de dados digitais no Sistema de Informações Geográficas (SIG), associadas com informações socioeconômicas. A disponibilidade do banco de dados possibilitou a geração de camadas temáticas pela aplicação de rotinas computacionais específicas, permitindo a sua atualização constante. As informações referentes à geologia, geomorfologia, hidrografia, clima, solo, vegetação, recursos minerais foram selecionadas e sistematizadas para a análise das Unidades Geoambientais. A análise do uso e cobertura do solo do Primeiro Distrito revelou que em 2011 as pastagens ocupavam 14.610 ha (67,89%), seguido da floresta com 4.039 ha (18,76%), vegetação secundária e pastagem com 1.848 ha (8,58%) e ocupação urbana de média e baixa densidade, somadas, com 999 ha (4,63%). A caracterização do uso e cobertura do solo é indispensável para compreensão da organização espacial e planejamento de uma gestão ambiental, considerando que a implantação do Complexo Petroquímico do Rio de Janeiro (COMPERJ) demandará aumento de população e conseqüente sobrecarga na infraestrutura básica municipal. A análise do uso e cobertura demonstrou que os principais problemas das Unidades Geoambientais são decorrentes do uso inadequado da terra em relação as suas potencialidades. O estudo demonstrou, portanto que, a realização de estudos integrados do espaço geográfico pode ser efetuada, sendo necessário lembrar a relevância de se compreender a dinâmica do ambiente para a realização de projetos municipais com vistas a um planejamento territorial sustentável.