Inversão gravimétrica estável do relevo do embasamento e da variação da densidade com a profundidade em bacias sedimentares

O presente método postula uma variação hiperbólica para o contraste de densidade de uma bacia sedimentar em função da profundidade, e tem dois objetivos: (1) delinear o relevo do embasamento de uma bacia, conhecendo-se a anomalia gravimétrica, o contraste de densidade na superfície da bacia e o fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade; (2) estimar, além do relevo, o valor do contraste de densidade na superfície de uma bacia sedimentar e o fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade, sendo fornecida a anomalia gravimétrica e a profundidade do embasamento em alguns pontos da bacia. Nos dois casos o modelo interpretativo é um conjunto de prismas retangulares verticais justapostos, cujas espessuras, que são parâmetros a serem estimados, representam a profundidade da interface de separação entre os sedimentos e o embasamento. As soluções obtidas nos dois problemas acima formulados são estáveis devido à incorporação de informações adicionais sobre a suavidade do relevo estimado, e o conhecimento da profundidade do relevo do embasamento em alguns pontos, fornecido por furos de sondagem. O método foi testado em anomalias gravimétricas sintéticas produzidas pela simulação de bacias sedimentares com relevos suaves. Os resultados mostraram relevos com boa resolução e valores estimados do contraste de densidade na superfície da bacia e do fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade, próximos aos verdadeiros, indicando dessa maneira o potencial do método em interpretações gravimétricas de bacias sedimentares. O método foi aplicado à anomalia Bouguer da Bacia do Recôncavo, Brasil, delineando um relevo com um valor para a profundidade máxima de cerca de 6 km, semelhante ao estimado em interpretações sísmicas. As estimativas para o contraste de densidade na superfície da Bacia e o fator de decaimento com a profundidade foram -0,30 g/cm³ e 30 km, respectivamente, produzindo uma estimativa para a compactação máxima dos sedimentos da ordem de 4%.

Inversão gravimétrica estável do relevo da base e da variação da densidade com a profundidade em aterros sanitários

O presente trabalho apresenta um método que utiliza uma função hiperbólica para descrever o decaimento do contraste de densidade com a profundidade em aterros sanitários e lixões, e consiste de duas abordagens: (1) o mapeamento da base de um lixão ou de um aterro sanitário conhecendo-se a anomalia gravimétrica, o contraste de densidade na superfície e o fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade; (2) estimação do contraste de densidade na superfície e o fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade a partir do conhecimento da anomalia gravimétrica e do relevo da base do lixão ou do aterro sanitário; uma variante desta última abordagem utiliza os valores conhecidos de profundidade desses ambientes para gerar a anomalia ajustada e estimar o valor do contraste de densidade na superfície e o fator de decaimento do contraste com a profundidade através da minimização da norma Euclidiana do vetor de resíduos entre as observações e o ajuste. Em ambas abordagens o modelo interpretativo é representado por um conjunto de prismas retangulares justapostos, cujas espessuras são os parâmetros a serem determinados. As soluções encontradas através das duas abordagens são estáveis devido à incorporação de informação sobre a suavidade do relevo estimado. O método foi aplicado a dados sintéticos produzidos pela simulação de aterros sanitários e lixões com até 15 m de profundidades e de relevos suaves. Os resultados das interpretações gravimétricas foram consistentes e revelaram a eficácia do método tanto na abordagem (1) como na abordagem (2). O método também foi aplicado à anomalia Bouguer residual do aterro sanitário da Fazenda Thomas, Indiana, USA, indicando que o contraste de densidade do aterro pode ou ser constante ou apresentar variação máxima de 0,09 g/cm³.

Inversão gravimétrica rápida do relevo do embasamento aplicando o funcional da variação total

Apresentamos um novo método de inversão linear bidimensional de dados gravimétricos produzidos por bacias sedimentares com relevo do embasamento descontínuo. O método desenvolvido utiliza um modelo interpretativo formado por um conjunto de fitas horizontais bidimensionais justapostas cujas espessuras são os parâmetros a serem estimados. O contraste de densidade entre o embasamento e os sedimentos é presumido constante e conhecido. As estimativas das espessuras foram estabilizadas com o funcional da Variação Total (VT) que permite soluções apresentando descontinuidades locais no relevo do embasamento. As estimativas do relevo são obtidas através da resolução de um sistema de equações lineares, resolvido na norma L₁. Como métodos lineares subestimam as estimativas de profundidade do embasamento de bacias maiores que cerca de 500 m, amplificamos as estimativas de profundidade através da modificação da matriz associada ao modelo interpretativo de fitas. As estimativas obtidas através deste procedimento são em geral ligeiramente superestimadas. Desse modo, elas são corrigidas através de uma correção definida pela expressão da placa Bouguer. Testes em dados sintéticos e reais produziram resultados comparáveis aos produzidos pelo método não linear, mas exigiram menor tempo computacional. A razão R entre os tempos exigidos pelo método não linear e o método proposto cresce com o número de observações e parâmetros. Por exemplo, para 60 observações e 60 parâmetros, R é igual a 4, enquanto para 2500 observações e 2500 parâmetros R cresce para 16,8. O método proposto e o método de inversão não linear foram aplicados também em dados reais do Steptoe Valley, Nevada, Estados Unidos, e da ponte do POEMA, no Campus do Guamá em Belém, produzindo soluções similares às obtidas com o método não linear exigindo menor tempo computacional.

Inversão gravimétrica do relevo de bacias extencionais através da variação total

Apresentamos um método de inversão de dados gravimétricos para a reconstrução do relevo descontínuo do embasamento de bacias sedimentares, nas quais o contraste de densidade entre o pacote sedimentar e o embasamento são conhecidos a priori podendo apresentar-se constante, ou decrescer monotonicamente com a profundidade. A solução é estabilizada usando o funcional variação total (VT), o qual não penaliza variações abruptas nas soluções. Comparamos o métodoproposto com os métodos da suavidade global (SG), suavidade ponderada (SP) e regularização entrópica (RE) usando dados sintéticos produzidos por bacias 2D e 3D apresentando relevos descontínuos do embasamento. As soluções obtidas com o método proposto foram melhores do que aquelas obtidas com a SG e similares às produzidas pela SP e RE. Por outro lado, diferentemente da SP, o método proposto não necessita do conhecimento a priori sobre a profundidade máxima do embasamento. Comparado com a RE, o método VT é operacionalmente mais simples e requer a especificação de apenas um parâmetro de regularização. Os métodos VT, SG e SP foram aplicados, também, às seguintes áreas: Ponte do Poema (UFPA), Steptoe Valley (Nevada, Estados Unidos), Graben de San Jacinto (Califórnia, Estados Unidos) e Büyük Menderes (Turquia). A maioria destas áreas são caracterizadas pela presença de falhas com alto ângulo. Em todos os casos, a VT produziu estimativas para a topografia do embasamento apresentando descontinuidades bruscas e com alto ângulo, em concordância com a configuração tectônica das áreas em questão.

Medidas de coerência para análise de velocidade na migração em tempo

Métodos iterativos para a análise de velocidade com migração dependem das funções objetivo medirem a horizontalização dos eventos de reflexão em famílias de ponto imagem comum (CIG). A migração em tempo é um método simples de imageamento para avaliar essas funções objetivo. Usando migração em tempo, estudamos a influência da função objetivo nos resultados da análise de velocidade com migração. Propomos duas novas funções objetivo para a análise velocidade com migração: Semblance Diferencial Estendido e o produto do Semblance Clássico com o Semblance Diferencial Estendido. Experimentos numéricos, utilizando os dados Marmousoft, mostram a eficácia das novas funções objetivo em estimar modelos velocidade produzindo eventos horizontalmente alinhados nas famílias de ponto imagem comum.

Migração com amplitude verdadeira em meios com gradiente constante de velocidade

Este trabalho tem por objetivo a aplicação de um método de migração com amplitudes verdadeiras, considerando-se um meio acústico onde a velocidade de propagação varia linearmente com a profundidade. O método de migração é baseado na teoria dos raios e na integral de migração de Kirchhoff, procurando posicionar de forma correta os refletores e recuperar os respetivos coeficientes de reflexão. No processo de recuperação dos coeficientes de reflexão, busca-se corrigir o fator de espalhamento geométrico de reflexões sísmicas primárias, sem o conhecimento a priori dos refletores procurados. Ao considerar-se configurações fonte-receptor arbitrárias, as reflexões primárias podem ser imageadas no tempo ou profundidade, sendo as amplitudes do campo de ondas migrado uma medida dos coeficientes de reflexão (função do ângulo de incidência). Anteriormente têm sido propostos alguns algoritmos baseados na aproximação de Born ou Kirchhoff. Todos são dados em forma de um operador integral de empilhamento de difrações, que são aplicados à entrada dos dados sísmicos. O resultado é uma seção sísmica migrada, onde cada ponto de reflexão é imageado com uma amplitude proporcional ao coeficiente de reflexão no ponto. No presente caso, o processo de migração faz uso de um modelo com velocidade que apresenta uma distribuição que varia linearmente com a profundidade, conhecido também como gradiente constante de velocidade. O esquema de migração corresponde a uma versão modificada da migração de empilhamento por difração e faz uso explícito da teoria do raio, por exemplo, na descrição de tempos de trânsito e amplitudes das reflexões primárias, com as quais a operação de empilhamento e suas propriedades podem ser entendidas geometricamente. Efeitos como o espalhamento geométrico devido à trajetória do raio levam a distorção das amplitudes. Estes efeitos têm que ser corregidos durante o processamento dos dados sísmicos. Baseados na integral de migração de Kirchhoff e na teoria paraxial dos raios, foi derivada a função peso e o operador da integral por empilhamento de difrações para um modelo sísmico 2,5-D, e aplicado a uma serie de dados sintéticos em ambientes com ruído e livre de ruído. O resultado mostra a precisão e estabilidade do método de migração em um meio 2,5-D como ferramenta para obter informação sobre as propriedades de refletividade da subsuperfície da terra. Neste método não são levados em consideração a existência de caústicas nem a atenuação devido a fricção interna.

Migração usando equação da onda unidirecional de abertura arbitrária

Neste trabalho avaliamos uma classe de operadores de continuação de campos de onda, baseados em equações unidirecionais e com aplicação direta à migração sísmica. O método de representação de equações de onda unidirecionais, desenvolvido neste trabalho, é válido para abertura angular arbitrária, baseia-se no conceito de rigidez de um semiespaço, na transformação Dirichlet-Neumann e em sua discretização por elementos finitos. O método de construção dos operadores de continuação requer a introdução de variáveis auxiliares cujo número cresce em função da maior abertura angular desejada para o operador. Efetuamos a implementação no domínio do espaço e da frequência o que permite sua imediata paralelização. Baseados em experimentos numéricos, que avaliam a relação de dispersão e a resposta ao impulso do operador, propomos prescrições que permitem especificar o número de variáveis auxiliares e o passo de continuação para o operador de migração. A aplicação do algoritmo nos dados do modelo de domo salino da SEG-EAGE demonstra a capacidade do algoritmo em migrar refletores com forte mergulho em meios com forte variação lateral de velocidade.

Migração FD e FFD com aproximações de grande abertura angular

Métodos de migração baseados na equação da onda unidirecional apresentam limitações no imageamento de refletores com forte mergulho e no tratamento de ondas evanescentes. Utilizando a expansão de Padé complexa na solução da equação da onda unidirecional para imageamento em geofísica é possível tratar ondas evanescentes, estabilizando a migração e dispensando um tratamento especial para absorção nas fronteiras do domínio. Utilizando várias parcelas na expansão de Padé, refletores com forte mergulho podem ser corretamente migrados. Nesta dissertação aplicamos a equação da onda unidirecional com expansão de Padé complexa para implementar dois algoritmos de migração em profundidade pré e pós empilhamento: a migração por diferenças finitas (FD) e a migração por diferenças finitas e Fourier (FFD). O estudo das curvas de dispersão e da resposta impulsiva dos operadores de migração nos permitiu escolher o número adequado de parcelas na expansão de Padé e os coeficientes da expansão que garantem estabilidade à continuação do campo de onda para um ângulo de mergulho máximo prescrito. As implementações foram validadas nos dados Marmousi e no modelo de domo de sal da SEG/EAGE mostrando que refletores com forte mergulho foram corretamente migrados, mesmo na presença de forte variação lateral de velocidade. Esses resultados são comparados com outros métodos de migração baseados na equação da onda unidirecional ressaltando a qualidade da aproximação estudada neste trabalho.

Migração FFD 3D em profundidade usando aproximação de Padé complexa

Implementações dos métodos de migração diferença finita e Fourier (FFD) usam fatoração direcional para acelerar a performance e economizar custo computacional. Entretanto essa técnica introduz anisotropia numérica que podem erroneamente posicionar os refletores em mergulho ao longo das direções em que o não foi aplicado a fatoração no operador de migração. Implementamos a migração FFD 3D, sem usar a técnica do fatoração direcional, no domínio da frequência usando aproximação de Padé complexa. Essa aproximação elimina a anisotropia numérica ao preço de maior custo computacional buscando a solução do campo de onda para um sistema linear de banda larga. Experimentos numéricos, tanto no modelo homogêneo e heterogêneo, mostram que a técnica da fatoração direcional produz notáveis erros de posicionamento dos refletores em meios com forte variação lateral de velocidade. Comparamos a performance de resolução do algoritmo de FFD usando o método iterativo gradiente biconjugado estabilizado (BICGSTAB) e o multifrontal massively parallel direct solver (MUMPS). Mostrando que a aproximação de Padé complexa é um eficiente precondicionador para o BICGSTAB, reduzindo o número de iterações em relação a aproximação de Padé real. O método iterativo BICGSTAB é mais eficiente que o método direto MUMPS, quando usamos apenas um termo da expansão de Padé complexa. Para maior ângulo de abertura do operador, mais termos da série são requeridos no operador de migração, e neste caso, a performance do método direto é mais eficiente. A validação do algoritmo e as propriedades da evolução computacional foram avaliadas para a resposta ao impulso do modelo de sal SEG/EAGE.

Variação espaço temporal da comunidade zooplanctônica em viveiros de cultivo de camarão branco, Litopenaeus vannamei (Boone, 1931), no município Curuçá, Pará-Brasil

Ao longo das últimas décadas, a carcinicultura vem apresentando um grande crescimento em diversas partes do mundo, com o Brasil seguindo esta tendência mundial (FAO, 2004). Nesta atividade três espécies de camarão têm se destacado como as mais cultivadas, sendo elas Penaeus monodon (Fabricius, 1798), Fenneropenaeus chinensis (Osbeck, 1765) e Litopenaeus vannamei (Boone, 1931), responsáveis por cerca de 80% da produção mundial (FAO, 2004). No Brasil L. vannamei é a espécie mais cultivada, com a produção brasileira correspondendo a 5% da produção mundial (FAO, 2004). L. vannamei é uma espécie marinha originária do Oceano Pacífico, distribuída do México ao Peru. Por ser eurihalino, este camarão pode se adaptar às mais diversas condições de cultivo, desde águas salgadas até de menores salinidades (BRAY et al., 1993; PONCE-PALAFOX et al., 1997), característica que tem aumentado o interesse dos produtores. Embora seja exótica no Brasil, L. vannamei, mostra maior resistência à variação de temperatura e salinidade do que outros camarões peneídeos nativos (BRITO et al., 2000). O alimento do camarão e as estratégias de seu fornecimento têm merecido uma atenção especial do setor, gerando novas técnicas ou seu aperfeiçoamento. A ração nos sistemas de cultivo intensivo e semi-intensivo, por exemplo, é responsável por 50-60% dos custos totais de produção, demonstrando a importância de novas estratégias para minimizar sue uso. O aumento da biomassa do plâncton (alimento natural), e conseqüentemente, da cadeia alimentar, reduz os custos com a alimentação suplementar, influenciando diretamente os custos finais de produção (AVAULT, 2003). Segundo Nunes (1995), o incremento da produtividade natural é tão importante quanto o uso de uma ração nutricionalmente completa e bem balanceada. Logo após a introdução nos viveiros de cultivo, a base da alimentação de L. vannamei é composta, em parte, pelo alimento natural disponível (NUNES et al. 1997; MARTINEZ-CORDOVA et al. 1997; ROTHLISBERG, 1998) complementada com ração comercial. Martinez-Cordova et al. (2002) mostraram que as concentrações de clorofila ‘a’ diminuem cerca de 50% do início ao fim do cultivo, provavelmente devido a pastagem pelo zooplâncton e por alguns invertebrados bentônicos. Além da importância do zooplâncton como alimento para as pós-larvas de camarão nos viveiros de engorda, o uso destes organismos (principalmente copépodes) como alimento vivo na aqüicultura marinha vem recebendo grande atenção nos últimos anos (DELBARE et al. 1996). Tal fato ocorre por serem ricos em fosfolipídios, ácidos graxos essenciais altamente insaturados e antioxidantes naturais, sendo nutricionalmente superiores aos rotíferos e aos náuplios de artemia, comumente usados na larvicultura marinha (SARGENT et al. 1997, STOTTRUP e NOSKER, 1997) promovendo o sucesso as larviculturas de camarão (PAYNE et al. 1998; SCHIPP et al. 1999; PAYNE e RIPPINGALE, 2000). Desta forma, estudos sobre o cultivo intensivo de camarões marinhos que enfoquem a composição da comunidade planctônica, as variáveis bióticas e abióticas no sistema, e a característica dos efluentes gerados, são de grande importância. Assim, os resultados obtidos podem incrementar a produtividade aquática no cultivo, alem de fornecer subsídios para pesquisas posteriores de avaliação e mitigação dos impactos ambientais causados por esta atividade.

Biodiversidade e variação espaço-temporal da abundância das populações de camarões e estrutura populacional de Farfantepenaeus subtilis (Pérez-Farfante, 1967) (Penaeidae) em um estuário do litoral amazônico brasileiro

Este estudo investigou a biodiversidade e a distribuição espaço-temporal da abundância das populações de camarões e descreveu a estrutura populacional de Farfantepenaeus subtilis em um estuário amazônico. Os camarões foram coletados mensalmente de agosto de 2006 a julho de 2007 nos períodos chuvoso (janeiro a junho) e seco (julho a dezembro) com arrasto-de-fundo e arrasto-de-praia nos setores Médio-Superior (MS), Médio (M) e Inferior (I). Em cada setor dois locais foram amostrados, nos quais dois arrastos de fundo de cinco minutos cada e, três arrastos praiais de 150 m² cada um foram realizados. As variáveis: temperatura, pH e salinidade da água e granulometria e matéria orgânica do sedimento foram analisadas. Para cada camarão foram anotados os Comprimentos Total (CT) e do Cefalotórax (CC), peso total, sexo e estádio de maturação gonadal. A salinidade diferiu significativamente entre os setores I e MS (p<0,05) e o M apresentou baixo teor de matéria orgânica. Em todos os setores os grãos arenosos foram predominantes no substrato, destacando-se a areia fina no setor M. Foram coletados 11.939 camarões, distribuídos em doze espécies e seis famílias. Palaemonidae e Penaeidae tiveram maior riqueza com cinco e três espécies, respectivamente. Penaeidae, Sergestidae e Palaemonidae apresentaram maior abundância, com Xiphopenaeus kroyeri, F. subtilis, Acetes marinus e Nematopalaemon schmitti, contribuindo com 43, 31, 21 e 1,3% do total capturado, respectivamente. As espécies F. subtilis, X. kroyeri e Litopenaeus schmitti contribuíram com 97% da biomassa total. A densidade e a biomassa de F. subtilis diferiram entre o chuvoso e seco (p<0,05), sendo maior no chuvoso. No chuvoso, a densidade de X. kroyeri foi mais elevada nos setores M e I e no seco nos setores MS e M, com maior biomassa no I em ambos períodos sazonais. A densidade e a biomassa de A. marinus foi elevada no setor I (p<0,05). A salinidade, areia, silte e argila influenciaram significativamente a distribuição espaço-temporal da abundância dos camarões (p<0,05). O CC das fêmeas de F. subtilis foi superior aos machos com 13,7 mm e 12,8 mm, respectivamente, e diferiu em março (p<0,05). As fêmeas foram mais abundantes e a razão sexual foi de 0,8:1 com destaque para janeiro, fevereiro, maio e o total analisado (p<0,05). Camarões desenvolvidos ocorreram no chuvoso e a abundância de juvenis foi maior de janeiro a junho quando ocorre o pico mais intenso de desova em mar aberto.

Modelagem unidimensional de dados do método MCSEM com variação na resistividade da água do mar e na orientação dos sensores

O Marine Controlled Source ElectroMagnetic (MCSEM) é um novo método geofísico que tem sido empregado para a detecção de camadas resistivas no sub-solo oceânico e tem se mostrado uma ferramenta promissora para a indústria do petróleo. Neste trabalho, é modelado levantamentos do método MCSEM incluindo variações nos valores de resistividade da água do mar. Tais variações podem resultar da influência de correntes marinhas, gradientes de temperatura ou de qualquer fator que possa afetar a salinidade da água. Observamos que os dados do método são afetados de maneira significativa por tais variações. Tanto a variação na resistividade quanto na espessura da camada de água pode afetar os resultados do MCSEM de maneira semelhante. É modelado também o posicionamento aleatório dos receptores, mostrando um decaimento significativo da amplitude do sinal quando os receptores se posicionam a uma certa distância da linha de medidas.

Agricultura de precisão em argissolo com variação nas formas de relevo sob o cultivo de cana-de-açúcar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Variação da estrutura da vegetação arbórea em uma toposseqüência num vale da Serra de Maracaju, Aquidauana, MS

Pós-graduação em Agronomia (Produção Vegetal) - FCAV

Influência da variação sazonal de atributos de fertilidade do solo sobre a biomassa microbiana em uma cronosseqüencia de plantio de palma de óleo (Elaeis oleifera (Kunth) Cortés) no Nordeste Paraense

O Brasil possui cerca de 32 milhões de hectares de áreas com aptidão para a expansão da cultura da palma de óleo e mais de 90% destas estão na Amazônia. Há necessidade de compreender a interação de novos plantios e de seu desenvolvimento com o meio ambiente. Este estudo foi conduzido em plantios comerciais da empresa Dendê do Pará SA (DENPASA) em Castanhal – Pará e avaliou o efeito da variação sazonal da precipitação sobre a fertilidade do solo e desta sobre a biomassa microbiana do solo em uma cronosseqüencia de plantios de palma de óleo com 5, 8 e 12 anos e floresta secundária. Foram mensurados/estimados e correlacionados os atributos do solo carbono da biomassa microbiana (C_BMS), carbono total (C_TOTAL), nitrogênio (N_TOTAL), respiração basal (RBS), quociente metabólico (qCO₂), relação carbono da biomassa microbiana/ carbono total (C_BMS:C_TOTAL), relação carbono/nitrogênio (C/N), umidade gravimétrica (Ug), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), alumínio (Al), capacidade de troca efetiva de cátions (CTC) e saturação por alumínio (m). O C_BMS foi o atributo mais sensível para diferenciar as áreas do estudo e os períodos seco e chuvoso. Os atributos químicos de fertilidade do solo e a biomassa microbiana do solo apresentaram correlações significativas mais fortes e em maior número no período chuvoso. Os índices microbianos qCO₂ e C_BMS:C_TOTAL comprovaram que áreas de plantio convencional podem ser relativamente eficientes em relação à dinâmica do C em comparação a área de floresta secundária.