Regimes térmico e hídrico em solos sob ecossistemas naturais e área agrícola no Leste da Amazônia

A temperatura e umidade do solo são variáveis cujo conhecimento é fundamental para determinar os balanços de energia e água na biosfera. Os regimes térmico e hídrico dos solos sob cada ecossistema apresentam variações consideráveis, de acordo com sua mineralogia, o clima local e a vegetação. Nesse contexto, as temperaturas e umidades do solo foram medidas sob três ecossistemas existentes na região leste da Amazônia, a saber: floresta nativa (FLONA Caxiuanã, 01° 42' 30" S e 51° 31' 45" W), pastagem nativa (Soure, 00° 43' 25" S e 48° 30' 29" W) e área agrícola (!garapé-Açu, 01° 07' 59" S e 47° 36' 55" W). Os dados de campo na floresta e na pastagem foram coletados entre dezembro de 2001 e fevereiro de 2005; enquanto que na área agrícola, o monitoramento foi limitado de agosto de 2003 a fevereiro de 2005. Estas observações das variáveis físicas do solo foram analisadas levando em consideração as variáveis meteorológicas medidas simultaneamente tais como o fluxo de radiação solar incidente e a precipitação pluviométrica, que interferem diretamente nas variáveis do solo em cada sitio escolhido para estudo. As temperaturas do solo foram monitoradas por meio de sondas térmicas em profundidades de 0,05; 0,20 e 0,50 m. Fluxímetros de calor mediram esta variável em níveis de profundidade em 0,05 e 0,20 m. A umidade volumétrica do solo na camada superior de 0,30 m foi medida por sensor de sonda dupla por Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) em cada sitio. Foram feitas analises considerando as respostas do solo durante o período seco e chuvoso local, nestes três ecossistemas representativos do leste da Amazônia. Estimativas de difusividade térmica aparente do solo foram feitas pelos métodos da amplitude e da fase usando os dados de propagação do pulso diário de calor nesses solos. Os resultados mostraram valores bem diferentes, porém,no primeiro método pareceu mais confiável e adequado para o modelamento numérico. Como esperado, considerando a sua pouca cobertura vegetal, as temperaturas dos solos nos níveis superficiais, apresentaram grandes variações na pastagem e na área agrícola. Inesperadamente, as temperaturas na profundidade de 0,5 m abaixo da floresta mostraram maiores variações de amplitude que as profundidades de 0,20 e 0,05 m. O modelamento numérico das variações temporais da temperatura, em função da profundidade, para cada solo foi feito através do método harmônico Os resultados mostraram que o primeiro harmônico representou mais de 90% da variação total observada do pulso diário da temperatura da pastagem e área agrícola em 0,2 e 0,05 m de profundidade. Performance similar do modelamento foi observada na floresta nos níveis de 0,05 e 0,20 m. A magnitude dos fluxos de calor abaixo da pastagem e área agrícola atingiram valores seis vezes maiores que aqueles observados sob a floresta. Os resultados mostraram que, para a camada do solo superior de 0,30 m, a umidade volumétrica do solo sob a floresta é maior que sob os outros ecossistemas estudados neste trabalho. Este resultado é devido aparentemente; à proteção da floresta contra a evaporação da superfície do solo. Uma análise do comportamento sazonal e diário das temperaturas e umidade solos em resposta à radiação solar e precipitação é apresentada. Estudos de caso da taxa de perda da umidade do solo depois de significativa recarga de água por eventos de precipitação, também foram analisados. Algumas estimativas diárias de diminuição de água e recarga durante a noite e madrugada por subida de água de camadas subjacentes para a camada de 0.30 m foram feitas. Este trabalho analisou a maior serie temporal dos dados de temperatura e umidade dos solos coletados com alta freqüência de amostragem disponível até o momento, para o leste da Amazônia. Foi possível caracterizar as diferenças dos regimes destas variáveis físicas, abaixo de três ecossistemas importantes desta região. Estudos futuros dos minerais e materiais orgânicos nestes solos, bem como dos índices de área foliar e da biomassa das coberturas vegetais desses ecossistemas, melhoraria a compreensão dos regimes descritos neste trabalho.

Observações e estimativas de propriedades térmicas do solo sob floresta e pastagem no leste da Amazônia

As variações da temperatura e do fluxo de calor em solos sob a floresta nativa de Caxiuanã e uma pastagem natural da Ilha do Marajó, foram monitoradas continuamente no período de dezembro de 2001 a fevereiro de 2005. O objetivo foi comparar as respostas térmicas ao aquecimento diário, dos solos desses dois tipos de ecossistemas existentes no leste da Amazônia, para subsidiar modelos regionais de clima e avaliação dos efeitos de desmatamento. Além das medidas de campo das variáveis acima citadas, em três níveis até a profundidade de 0,5 m, esse trabalho apresenta estimativas de fluxo de calor e propriedades dos solos, tais como: difusividade e condutividade térmicas, profundidade de amortecimento e velocidade de propagação do pulso de aquecimento diário, determinados por métodos analíticos. Os resultados mostraram o contraste sazonal e outras diferenças significativas de respostas entre os dois sítios estudados, destacando o papel do conteúdo de água nos perfis térmicos verticais em cada tipo de solo. O ajuste obtido entre as medidas e os valores calculados das variáveis, indica a possibilidade de generalização dos resultados para outros sítios de ecossistemas similares na Amazônia.

Caracterização térmica de compostos orgânicos usando a técnica de lente térmica

Utilizou-se a técnica de espectroscopia de lente térmica com dois feixes quase paralelos em modo descasado para estudar as propriedades térmicas de cinco óleos vegetais e de um composto específico de oleína de palma e p-caroteno (OP+BC), preparado no laboratório. As medidas de difusividade térmica foram obtidas do ajuste entre a curva experimental do sinal temporal de lente térmica no fotodetector com a equação obtida no modelo aberrante de lente térmica com modos descasados, tendo em conta a difração de Fresnel para o campo distante. São reportadas as medidas da difusividade térmica de diversos óleos vegetais da Amazônia e do composto OP+BC. É verificado um crescimento exponencial da difusividade térmica com a concentração, o que se atribui à estrutura molecular do p-caroteno. Até o momento, os resultados são inéditos e não têm sido reportados na literatura.

Espectroscopia de Lente Térmica aplicada ao sistema Ácido oléico/Beta Caroteno

Neste trabalho apresentamos um estudo na mistura formada pelo betacaroteno diluído em ácido oleico (BC:AO) em diferentes concentrações, usando-se para isso a técnica fototérmica chamada de Lente Térmica. Procuramos variar os diferentes parâmetros de controle como: a espessura da amostra, a sua concentração, a potência do laser de excitação, etc. Aplicamos o modelo aberrante desenvolvido por Shen para encontrar a difusividade térmica, a variação do índice de refração com a temperatura (dn/dT), e a magnitude do sinal de lente térmica, nas amostras. Verificamos, com base no modelo teórico apresentado no capítulo 2, que se o aumento da potência e da concentração é muito grande e atinge um certo valor, parâmetros como difusividade térmica passam a apresentar distorções nos valores medidos. Observamos também que a mistura BC:AO apresenta absorção não linear, mesmo para potências pequenas do laser de excitação usado. As contribuições apresentadas neste trabalho são inéditas e devem contribuir para um melhor entendimento das propriedades térmicas do sistema BC:AO ou de sistemas similares como alguns óleos vegetais que são ricos em ácido oleico e betacaroteno.

Propriedades físicas do Poliestireno e do Poli (metacrilato de metila) modificados com Óleo de Buriti (mauritia flexuosa)

Nos dias atuais, cresce cada vez mais o uso de polímeros no nosso cotidiano. Esse crescimento deve-se essencialmente à sua aplicabilidade com grande eficácia na substituição de materiais clássicos como madeira, metais, vidros e até mesmo papel. Além disso, propriedades especiais de polímeros, como condutividade elétrica, fotoluminescência e difusividade térmica, tem sido objeto de interesse da comunidade cientifica básica e aplicada. Algumas dessas propriedades podem, dependendo da necessidade a qual se destina ser modificadas a partir da inserção de outras substancias em suas matrizes. O interesse cientifico por óleos vegetais vem se tornando cada vez mais frequente, um desses óleos conhecido como Óleo de Buriti (mauritia flexuosa), tem em sua composição um alto teor de acido oleico e pró-vitamina A (conhecida como β-caroteno), tais substancias apresentam propriedades interessantes que já foram reportadas por vários pesquisadores em periódicos científicos. Apresentamos nessa dissertação o estudo de algumas propriedades físicas de amostras de dois polímeros comerciais de uso rotineiro: Poliestireno (OS) e Poli (metacrilato de metila) (PMAM) que foram dopadas com Óleo de Buriti (OB) em diferentes concentrações, a saber, 8.08%, 14.96%, 34.55% e 46.81%. outras concentrações de óleo foram tentadas, mas sem êxito, pois o óleo não conseguiu se fixar na matriz polimérica. Observamos que as amostras incorporaram de forma intersticial o óleo, alterando sua transparência natural e incorporando uma coloração de cor variável entre o amarelo claro ao alaranjado, dependendo da concentração. A partir de medidas ópticas percebemos que os polímeros passaram a apresentar propriedades semelhantes as do óleo como o fenômeno de emissão a partir da excitação por ultravioleta, confirmando assim a sua presença no interior dos plásticos. Caracterizamos os compósitos também através da constante dielétrica e difusividade térmica em função da temperatura. Essas medidas revelaram o comportamento do sistema formado pelo óleo + polímero e identificamos a mudança de estado físico (líquido ↔ sólido) sofrida pelas micro-gotas de óleo dentro da matriz.

High fluorescence quantum efficiency of CdSe/ZnS quantum dots embedded in GPTS/TEOS-derived organic/silica hybrid colloids

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Effect of Ag nanoparticles on the radiative properties of tellurite glasses doped with Er3+, Yb3+ and Tm3+ ions

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

The physical properties of basalt at DSDP Hole 45-395A

A detailed study has been made of the physical properties of core samples from Deep Sea Drilling Project Hole 395A. The properties include: density, porosity, compressional and shear wave velocity, thermal conductivity, thermal diffusivity, and electrical resistivity. Of particular importance are the relations among the parameters. Most of the variations in the basalt properties follow the porosity, with smaller inferred dependence on pore structure, original mineralogy differences, and alteration. The sample measurements give very similar results to (and extend previous data from) Mid-Atlantic Ridge drillholes, the sample data from this site and previous data are used to estimate relations between porosity and other large-scale physical properties of the upper oceanic crust applicable to this area. These relations are important for the analysis and interpretation of downhole logging measurements and marine geophysical data.

Analog network to convert surface temperature to heat flux.

Mode of access: Internet.

Nonlinear analog network to convert surface temperature to heat flux.

Mode of access: Internet.

Mixing Regimes in the Amundsen Basin of the Arctic Ocean

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

The spalling of concrete in fires

The occurrence of spalling is a major factor in determining the fire resistance of concrete constructions. The apparently random occurrence of spalling has limited the development and application of fire resistance modelling for concrete structures. This Thesis describes an experimental investigation into the spalling of concrete on exposure to elevated temperatures. It has been shown that spalling may be categorised into four distinct types, aggregate spalling, corner spalling, surface spalling and explosive spalling. Aggregate spalling has been found to be a form of shear failure of aggregates local to the heated surface. The susceptibility of any particular concrete to aggregate spalling can be quantified from parameters which include the coefficients of thermal expansion of both the aggregate and the surrounding mortar, the size and thermal diffusivity of the aggregate and the rate of heating. Corner spalling, which is particularly significant for the fire resistance of concrete columns, is a result of concrete losing its tensile strength at elevated temperatures. Surface spalling is the result of excessive pore pressures within heated concrete. An empirical model has been developed to allow quantification of the pore pressures and a material failure model proposed. The dominant parameters are rate of heating, pore saturation and concrete permeability. Surface spalling may be alleviated by limiting pore pressure development and a number of methods to this end have been evaluated. Explosive spalling involves the catastrophic failure of a concrete element and may be caused by either of two distinct mechanisms. In the first instance, excessive pore pressures can cause explosive spalling, although the effect is limited principally to unloaded or relatively small specimens. A second cause of explosive spalling is where the superimposition of thermally induced stresses on applied load stresses exceed the concrete's strength.

A method of fundamental solutions for two-dimensional heat conduction

We investigate an application of the method of fundamental solutions (MFS) to heat conduction in two-dimensional bodies, where the thermal diffusivity is piecewise constant. We extend the MFS proposed in Johansson and Lesnic [A method of fundamental solutions for transient heat conduction, Eng. Anal. Bound. Elem. 32 (2008), pp. 697–703] for one-dimensional heat conduction with the sources placed outside the space domain of interest, to the two-dimensional setting. Theoretical properties of the method, as well as numerical investigations, are included, showing that accurate results can be obtained efficiently with small computational cost.

A method of fundamental solutions for transient heat conduction in layered materials

In this paper we investigate an application of the method of fundamental solutions (MFS) to transient heat conduction in layered materials, where the thermal diffusivity is piecewise constant. Recently, in Johansson and Lesnic [A method of fundamental solutions for transient heat conduction. Eng Anal Boundary Elem 2008;32:697–703], a MFS was proposed with the sources placed outside the space domain of interest, and we extend that technique to numerically approximate the heat flow in layered materials. Theoretical properties of the method, as well as numerical investigations are included.