Rotina computacional e equação simplificada para modelar o transporte de sedimentos num Latossolo Vermelho Distrófico

Os objetivos do presente trabalho foram desenvolver rotina computacional para a solução da equação de Yalin e do diagrama de Shields e avaliar uma equação simplificada para modelar a capacidade de transporte de sedimento num Latossolo Vermelho Distrófico que possa ser utilizada no Water Erosion Prediction Project - WEPP, assim como em outros modelos de predição da erosão do solo. A capacidade de transporte de sedimento para o fluxo superficial foi representada como função-potência da tensão cisalhante, a qual revelou ser aproximação da equação de Yalin. Essa equação simplificada pôde ser aplicada em resultados experimentais oriundos de topografia complexa. A equação simplificada demonstrou acuracidade em relação à equação de Yalin, quando calibrada utilizando-se da tensão média cisalhante. Testes de validação com dados independentes demonstraram que a equação simplificada foi eficiente para estimar a capacidade de transporte de sedimento.

Uso da equação logística no estudo de dose-resposta de glyphosate e imazapyr por meio de bioensaios

O uso de bioensaios constitui uma das técnicas mais comuns de se avaliar o potencial de um herbicida e identificar e quantificar seus resíduos no solo ou na água. Nesses trabalhos, é fundamental conhecer os efeitos que algumas variáveis exercem sobre o material biológico e, quase sempre, é possível relacioná-las por meio de uma expressão matemática. Um dos problemas na obtenção das expressões consiste em encontrar aquela que melhor represente a relação doseresposta. O presente trabalho apresenta um estudo comparativo da equação logística (y=a/(1+(X/b)c)) com as equações polinomiais normais de 1o, 2o e 3o graus. Na avaliação do modelo mais adequado para o estudo de doseresposta com o glyphosate e o imazapyr, foram considerados alguns critérios de ordem teórica e de aplicação prática, sendo possível concluir que: a) a função logística apresenta a estimativa de seus parâmetros significativa para o herbicida imazapyr e de razão biológica justificável, para ambos os herbicidas; b) as características de biomassa seca total (BST), da parte aérea (BSA), da raiz (BSR) e do comprimento da raiz (CR) são adequadas para estudos sobre a relação dose-resposta; c) a estimativa do I50 é variável com a função e a característica avaliada; e d) o tomateiro é mais sensível ao imazapyr.

USO DA EQUAÇÃO DE ESTADO DE PENG-ROBINSON COM REGRA DE MISTURA DEPENDENTE DA COMPOSIÇÃO NA PREDIÇÃO DO EQUILÍBRIO DE FASES DO SISTEMA TERNÁRIO CO2-LIMONENO-CITRAL

Dados de equilíbrio de fases a pressões elevadas dos sistemas binários CO2-Limoneno e CO2-Citral e do sistema ternário CO2-Limoneno-Citral foram coletados da literatura e usados na modelagem termodinâmica que emprega a equação de estado de PENG-ROBINSON [1] com: 1) Regra de mistura clássica; 2) Regra de mistura dependente da composição de STRYJEK & VERA [2]. Os parâmetros de interação binária entre CO2-Limoneno e CO2-Citral foram obtidos pelo ajuste dos modelos a dados experimentais, fazendo uso de dois programas computacionais, os quais envolvem a minimização de uma função objetivo, pelo método Simplex de NELDER & MEAD (3), que foi escrita em termos dos desvios relativos entre os pontos experimentais e os calculados pelos modelos. O equilíbrio de fases do sistema ternário foi calculado utilizando-se os parâmetros de interação binária ajustados previamente e considerando parâmetros nulos entre os componentes Limoneno e Citral. A análise dos resultados indica, para as condições supercríticas, que os dois modelos foram capazes de predizer qualitativamente o sistema ternário, fornecendo resultados compatíveis, em ordem de grandeza, com os valores experimentais.

Valor da equação Cockcroft-Gault na triagem de função renal reduzida em pacientes com hipertensão arterial sistêmica

INTRODUÇÃO: A hipertensão arterial é um problema de saúde pública mundial e um dos principais fatores de risco para o desenvolvimento da doença renal crônica. MÉTODOS: Com a finalidade de comparar a equação Cockcroft-Gault com a creatinina sérica e o clearance de creatinina (ClCr) na triagem de função renal reduzida, realizouse um estudo transversal com 198 hipertensos de uma unidade básica de saúde. Foram analisados dados demográficos, nutricionais e clínico-laboratoriais. A função renal foi analisada pela creatinina sérica e pelo ClCr em urina de 24 horas. A taxa de filtração glomerular foi também estimada segundo a equação Cockcroft-Gault. RESULTADOS: Os pacientes apresentaram idade média de 60,6 ± 11,6 anos, e 73,7% eram do sexo feminino. A prevalência de creatinina sérica > 1,2 mg/dL foi de 7,6% e da taxa de filtração glomerular < 60 mL/ minutos foi de 24,2%, quando avaliadas pelo ClCr e pela equação Cockcroft-Gault. A filtração glomerular reduzida foi observada em homens mais velhos, com menor índice de massa corporal, valores normais de glicemia de jejum e maiores níveis de ácido úrico e pressão arterial sistólica. DISCUSSÃO: A prevalência de função renal reduzida entre hipertensos varia consideravelmente dependendo da abordagem laboratorial utilizada. O clearance de creatinina, principalmente quando estimado pela equação de Cockcroft-Gault, mostrou ser um marcador mais acurado que a creatinina sérica na avaliação da taxa de filtração glomerular. CONCLUSÕES: A equação Cockcroft-Gault apresentou maior concordância com o clearance de creatinina, provando ser um confiável teste de triagem para o diagnóstico precoce e manejo de hipertensos com função renal reduzida na atenção básica.

Equação de viabilidade para determinar a longevidade de sementes de trigo sob condições diferenciadas em armazenamento convencional

O objetivo deste trabalho foi aplicar a equação simplificada de viabilidade desenvolvida por Andreoli (1998) para predizer a longevidade de sementes de trigo das cultivares BRS 210, BRS 208, CD 104, IAPAR 78 e IPR 85, em condições de armazenamento convencional, nos municípios de Mauá da Serra e Londrina, PR. A equação simplificada é dada pelo modelo, Vp = Vi - (tgbeta).p, em que Vp é a viabilidade em ‘probit’ no período p, Vi é a germinação inicial do lote, e tgbeta é a taxa de deterioração da semente para cada cultivar. Os lotes de sementes escolhidos ao acaso foram divididos em quatro partes, embalados em sacaria de polipropileno trançado e armazenados por 300 dias em armazéns convencionais nos dois municípios. Os dados de germinação foram transformados em ‘probit’ e a declividade da reta (tgbeta) foi calculada entre 0 e 30 dias. As taxas de deterioração variaram de 0,4 x 10-3 a 1,3 x 10-3, sendo que nas condições de Londrina as taxas foram maiores, indicando que a germinação da semente declinou mais rapidamente do que em Mauá da Serra. O modelo prediz com acurácia a longevidade das sementes de trigo, independente do genótipo, em armazém convencional. A germinação inicial das sementes (V1) não afetou a taxa de deterioração.

The full-spectrum correlated-k method for longwave atmospheric radiative transfer using an effective Planck function

The correlated k-distribution (CKD) method is widely used in the radiative transfer schemes of atmospheric models and involves dividing the spectrum into a number of bands and then reordering the gaseous absorption coefficients within each one. The fluxes and heating rates for each band may then be computed by discretizing the reordered spectrum into of order 10 quadrature points per major gas and performing a monochromatic radiation calculation for each point. In this presentation it is shown that for clear-sky longwave calculations, sufficient accuracy for most applications can be achieved without the need for bands: reordering may be performed on the entire longwave spectrum. The resulting full-spectrum correlated k (FSCK) method requires significantly fewer monochromatic calculations than standard CKD to achieve a given accuracy. The concept is first demonstrated by comparing with line-by-line calculations for an atmosphere containing only water vapor, in which it is shown that the accuracy of heating-rate calculations improves approximately in proportion to the square of the number of quadrature points. For more than around 20 points, the root-mean-squared error flattens out at around 0.015 K/day due to the imperfect rank correlation of absorption spectra at different pressures in the profile. The spectral overlap of m different gases is treated by considering an m-dimensional hypercube where each axis corresponds to the reordered spectrum of one of the gases. This hypercube is then divided up into a number of volumes, each approximated by a single quadrature point, such that the total number of quadrature points is slightly fewer than the sum of the number that would be required to treat each of the gases separately. The gaseous absorptions for each quadrature point are optimized such that they minimize a cost function expressing the deviation of the heating rates and fluxes calculated by the FSCK method from line-by-line calculations for a number of training profiles. This approach is validated for atmospheres containing water vapor, carbon dioxide, and ozone, in which it is found that in the troposphere and most of the stratosphere, heating-rate errors of less than 0.2 K/day can be achieved using a total of 23 quadrature points, decreasing to less than 0.1 K/day for 32 quadrature points. It would be relatively straightforward to extend the method to include other gases.

Decadal predictability of regional-scale peak winds over Europe using the Earth System Model of the Max-Planck-Institute for Meteorology

The predictability of high impact weather events on multiple time scales is a crucial issue both in scientific and socio-economic terms. In this study, a statistical-dynamical downscaling (SDD) approach is applied to an ensemble of decadal hindcasts obtained with the Max-Planck-Institute Earth System Model (MPI-ESM) to estimate the decadal predictability of peak wind speeds (as a proxy for gusts) over Europe. Yearly initialized decadal ensemble simulations with ten members are investigated for the period 1979–2005. The SDD approach is trained with COSMO-CLM regional climate model simulations and ERA-Interim reanalysis data and applied to the MPI-ESM hindcasts. The simulations for the period 1990–1993, which was characterized by several windstorm clusters, are analyzed in detail. The anomalies of the 95 % peak wind quantile of the MPI-ESM hindcasts are in line with the positive anomalies in reanalysis data for this period. To evaluate both the skill of the decadal predictability system and the added value of the downscaling approach, quantile verification skill scores are calculated for both the MPI-ESM large-scale wind speeds and the SDD simulated regional peak winds. Skill scores are predominantly positive for the decadal predictability system, with the highest values for short lead times and for (peak) wind speeds equal or above the 75 % quantile. This provides evidence that the analyzed hindcasts and the downscaling technique are suitable for estimating wind and peak wind speeds over Central Europe on decadal time scales. The skill scores for SDD simulated peak winds are slightly lower than those for large-scale wind speeds. This behavior can be largely attributed to the fact that peak winds are a proxy for gusts, and thus have a higher variability than wind speeds. The introduced cost-efficient downscaling technique has the advantage of estimating not only wind speeds but also estimates peak winds (a proxy for gusts) and can be easily applied to large ensemble datasets like operational decadal prediction systems.

Solução da equação de transporte multidimensional em geometria cartesiana e meio infinito usando derivada fracionária

Neste trabalho, foi construída uma forma integral para a solução das equações de transporte em uma, duas e três dimensões, considerando o núcleo de espalhamento de Klein-Nishina, espalhamento isotrópico e o núcleo de espalhamento de Rutherford, respectivamente, seguindo a mesma idéia proposta em trabalhos recentes, nos quais foi construída uma solução para a equação de transporte de nêutrons em geometria cartesiana, usando derivada fracionária. A metodologia consiste em igualar a derivada fracionária do fluxo angular à equação integral, determinar a ordem da derivada fracionária comparando o núcleo da equação integral com o da definição de Riemann-Liouville. Essa formulação foi aplicada ao cálculo de dose absorvida. São apresentadas soluções geradas a partir do emprego do método da derivada fracionária e comparadas a resultados disponíveis na literatura.

Solução da equação de transporte de fótons para uma placa plana heterogênea, modelo de multigrupo com núcleo de espalhamento de Klein-Nishina

Neste trabalho o método LTSN é utilizado para resolver a equação de transporte de fótons para uma placa plana heterogênea, modelo de multigrupo, com núcleo de espalhamento de Klein-Nishina, obtendo-se o fluxo de fótons em valores discretos de energia. O fluxo de fótons, juntamente com os parâmetros da placa foram usados para o cálculo da taxa de dose absorvida e do fator de buildup. O método LTSN consiste na aplicação da transformada de Laplace num conjunto de equações de ordenadas discretas, fornece uma solução analítica do sistema de equações lineares algébricas e a construção dos fluxos angulares pela técnica de expansão de Heaviside. Essa formulação foi aplicada ao cálculo de dose absorvida e ao fator de Buildup, considerando cinco valores de energia. Resultados numéricos são apresentados.

Estudo e solução da equação de transporte de nêutrons bidimensionais pelo método LTSn para elevadas ordens de quadraturas angulares : LTSn2D - Diag e LTSn2D - DiagExp

O principal objetivo dessa tese consiste em determinar uma solução numéricada equação bidimensional do transporte de nêutrons para elevadas ordens de quadratura angular. Diagonalizando a matriz de transporte LTSN bidimensional , construímos dois algoritmos que se diferenciam pela forma de representar os termos de fuga transversal, que surgem nas equações LTSN integradas transversalmente. Esses termos no método LTSN2D − Diag são expressos como combinação linear dos autovetores multiplicados por exponenciais dos respectivos autovalores. No método LTSN2D − DiagExp os termos de fuga transversal são representados por uma função exponencial com constante de decaimento heuristicamente identificada com parâmetros materiais característicos do meio. A análise epectral desenvolvida permite realizar a diagonalização. Um estudo sobre o condicionamento é feito e também associamos um número de condicionamento ao termo de fuga transversal. Definimos os erros no fluxo aproximado e na fórmula da quadratura, e estabelecemos uma relação entre eles. A convergência ocorre com condições de fronteira e quadratura angular adequadas. Apresentamos os resultados numéricos gerados pelos novos métodos LTSN2D − Diag e LTSN2D − DiagExp para elevadas ordens de quadratura angular para um problema ilustrativo e comparamos com resultados disponíveis na literatura.

A equação de Poisson-Boltzmann em regiões com fronteira irregular

Propomos uma idealização da situação em que uma macromolécula é ionizada em um solvente. Neste modelo a área da superfície da molécula é suposta ser grande com respeito a seu diâmetro. A molécula é considerada como um dielétrico com uma distribuição de cargas em sua superfície. Utilizando as condições de transmissão, a distribuição de Boltzmann no solvente e resultados recentes sobre espaços de Sobolev no contexto de espaços métricos, bem como de integração sobre superfícies irregulares, o problema é formulado em forma variacional. Resultados clássicos do cálculo de variações permitem a resolução analítica do problema.

Solução da equação de condução de calor bidimensional, em meios multicompostos, pelos métodos nodal, com parâmetros concentrados, e a técnica da transformada de Laplace

Neste trabalho, desenvolvemos uma metodologia semi-analítica para solução de problemas de condução de calor bidimensional, não-estacionária em meios multicompostos. Esta metodologia combina os métodos nodal, com parâmetros concentrados, e a técnica da transformada de Laplace. Inicialmente, aplicamos o método nodal. Nele, a equação diferencial parcial que descreve o problema é integrada, transversalmente, em relação a uma das variáveis espaciais. Em seguida, é utilizado o método de parâmetros concentrados, onde a distribuição de temperatura nos contornos superior e inferior é substituída pelo seu valor médio. Os problemas diferenciais unidimensionais resultantes são então resolvidos com o uso da técnica da transformada de Laplace, cuja inversão é avaliada numericamente. O método proposto é usado na solução do problema de condução de calor, em paredes de edificações. A implementação computacional é feita, utilizando-se a linguagem FORTRAN e os resultados numéricos obtidos são comparados com os disponíveis na literatura.

O problema de Dirichlet para a equação das superfícies mínimas em domínios não necessariamente convexos

Estudamos o problema de Dirichlet para a equação das superfícies mínimas em domínios limitados do plano. Provamos a existência e unicidade de gráficos mínimos sobre domínios limitados e não necessariamente convexos, com valores no bordo satisfazendo uma condição que denominamos condição da declividade limitada generalizada a qual, usando cilindros no lugar de planos, generaliza a condição clássica da declividade limitada. Com este resultado, dado um domínio limitado e suave qualquer do plano, conseguimos obter cotas explícitas para a norma C2 de dados no bordo deste domínio que garantem a existência de solução ao correspondente problema de Dirichlet.