Metodologia para a determinação automática de parâmetros morfométricos de bacias hidrográficas.

O trabalho apresenta uma metodologia automatizada em Sistemas de Informações Geográficas que visa mensurar a topografia de bacias hidrográficas por meio da obtenção de parâmetros que denotam suas características geomorfológicas, fornecendo informações importantes sobre a capacidade de suporte das mesmas aos diversos usos da terra.

Extração de variáveis topográficas do modelo digital de elevaçao SRTM para o estado do Rio de Janeiro

2005

A viticultura para vinhos finos e espumantes na Região da Serra Gaúcha, Brasil: topônimos e distribuição geográfica.

1995

Avaliacao da suscetibilidade natural a erosao dos solos da Bacia do Olaria, Distrito Federal.

2001

Otimização da rede de estradas secundárias em projetos de manejo sustentável de floresta tropical.

A otimização da rede de estradas secundárias em função das distâncias ideais de arraste não tem sido considerada na elaboração dos planos de manejo de floresta tropical. No Estado do Acre, as florestas com potencial de manejo, possuem diferentes tipologias, volume comercial e potencialmente aproveitáveis por hectare, topografia e solos variados. Isto implicará sempre diferentes densidades ideais de construção de estradas florestais para manejo, tornando necessária a utilização de metodologia que defina o menor custo e dano ao povoamento. Este trabalho tem a finalidade de fornecer suporte técnico à planificação de redes de estradas para o manejo em florestas tropicais, abordando os principais elementos necessários as planejamento e sugerindo uma sistemática de trabalhos para elaboração de um projeto.

Monitoramento hidrológico em voçoroca submetida a práticas mecânicas e vegetativas: aeroporto internacional do Rio de Janeiro Galeão/Antônio Carlos Jobim.

O desenvolvimento desta dissertação está vinculado ao projeto de RAD (recuperação de áreas degradadas) do Aeroporto Internacional do Rio de Janeiro, sendo seu objeto o processo de recuperação da voçoroca do Morro do Radar. Através da realização de uma investigação do comportamento hidrológico desta voçoroca após a implantação do projeto, buscou-se fornecer informações que possam constituir um subsídio à avaliação dos efeitos das práticas adotadas A metodologia utilizada compreendeu seis etapas: avaliação das variações da topografia local; monitoramento da precipitação; monitoramento da intercepção das chuvas promovida pelas copas arbóreas e pela serrapilheira; avaliação das propriedades fisico-hídricas dos solos em diferentes profundidades; avaliação dos potenciais matriciais e das cargas totais nos solos nas mesmas profundidades, através de gráficos e construção de mapas de equipotenciais; avaliação da relação entre os condicionantes locais e o desempenho das práticas de RAD. Os valores de intercepção pelas copas arbóreas e pela serrapilheira revelaram uma proteção eficaz do solo contra o impacto direto das águas pluviais. Os resultados de condutividade hidráulica mostraram uma boa relação com o comportamento das cargas de pressão e totais. Com relação à expansão e contração da zona de saturação, observou-se que a umidade antecedente está condicionando de forma decisiva o processo de expansão. Foi encontrada também ao longo de todas as discussões grande influência da topografia sobre os processos de recuperação, o que indica a importância do planejamento adequado da reconformação do talude. As áreas com menores declives apresentaram uma recuperação proporcionalmente mais rápida, o que se relacionou tanto ao estabelecimento da cobertura vegetal e à incorporação de serrapilheira, quanto à própria dinâmica hidro-erosiva inerente.

Zoneamento agroecológico do Município de Coxim - MS.

A Embrapa Solos, em parceria com a Secretaria de Estado de Desenvolvimento Agrário, da Produção, da Indústria, do Comércio e do Turismo - SEPROTUR, realizou o Zoneamento Agroecológico do Estado do Mato Grosso do Sul - Fase II - com objetivo de contribuir na indicação de áreas passíveis de exploração agrícola sustentável. No desenvolvimento desse trabalho foram considerados aspectos legais, restrições ambientais, potencial das culturas, aspectos do clima, de geomorfologia e dos solos, todos integrados em ambiente de sistema de informação geográfica com apoio de algebra de mapas, no intuito de avaliar a adequabilidade de uso das terras e apresentar uma proposição de planejamento de uso e ocupação das terras. As terras indicadas para o uso com lavouras somam cerca de 1.040 km², o que equivale a aproximadamente 16% da área total zoneada. As áreas recomendadas para pastagem equivalem a 47% e as áreas recomendadas para pastagem especial a menos de 1,5% da área do município que corresponde a algo como 80 km². Nestas unidades é fundamental avaliar criteriosamente a utilização de pastagens nestas terras quando essas ainda se encontram sob cobertura vegetal, visto que, praticamente 82% destas terras ainda permanecem com vegetação natural em seus diversos graus de conservação. As terras recomendadas para conservação dos recursos naturais e/ou recuperação ambiental equivalem a 210 km², as quais constituem áreas de alta fragilidade ambiental e/ou apresentam restrições legais de uso como áreas de preservação permanente. As áreas identificadas como zonas recomendadas para recuperação ambiental equivalem a 123 km² e constituem áreas de moderada a alta fragilidade ambiental e/ou que apresentam restrições legais de uso e que já foram desmatadas para o uso com pastagens/agricultura. O do município de Coxim apresenta um alto grau de ação antrópica das terras, onde cerca de 60% das terras são utilizadas com pastagens e/ou com agricultura, enquanto que apenas 40% ainda apresentam certo grau de preservação. O município de Coxim apresenta um bom potencial para o desenvolvimento da agropecuária, porém, devidos às características edafoclimáticas e de topografia, a recomendação preferencial é a utilização com pastagens.

Potencial pedoclimático do Estado de Alagoas para a cultura do milho (Zea mays L.).

O potencial pedoclimático de ambientes para culturas agrícolas depende, além das condições de solo e clima, da geologia, do relevo (topografia) e de fatores biológicos, associados às exigências das culturas. Este trabalho foi realizado em parceria entre a Embrapa Solos UEP-Recife e a Secretaria de Agricultura e Desenvolvimento Agrário do Estado de Alagoas - SEAGRI-AL. O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial pedoclimático do Estado de Alagoas para a cultura do milho (Zea Mays L.). Os resultados deste trabalho são apresentados considerando três mesorregiões: 1) Leste alagoano, compreendendo o Litoral e Mata Atlântica, 2) Sertão alagoano porção Oeste do estado, 3) Agreste, porção transicional entre as mesorregiões do Leste e Sertão alagoanos, conforme estabelecido pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Na obtenção do potencial pedoclimático, as informações do potencial dos solos, obtidos considerando dois níveis tecnológicos para o manejo das terras e das culturas (média tecnologia ou Manejo B, e alta tecnologia ou Manejo C), foram cruzadas com aquelas obtidas para a aptidão climática considerando três cenários pluviométricos: anos chuvosos, anos regulares e anos secos. O cruzamento das informações foi realizado por meio de técnicas de geoprocessamento com o auxílio do software ArcGis, obtendo-se os mapas do potencial pedoclimático. O resultado das interpretações foi organizado em quatro classes de potencial pedoclimático: Preferencial, Médio, Baixo e Muito Baixo. Os resultados indicam que a extensão territorial das classes de potencial pedoclimático apresenta variações importantes em função do nível de manejo adotado e do cenário pluviométrico considerado. Em geral, as áreas com potencial Preferencial estão localizadas nas mesorregiões do Agreste e do Leste Alagoano, onde as condições de solo e de clima são mais favoráveis para o cultivo de milho, com amplitude de 174 km2 a 4.077 km2, o que corresponde a 1% e 15% da área total do estado. Os ambientes com potencial Médio têm ocorrência dispersa nas diferentes regiões do estado, variando de 6.080 km2 a 13.750 km2, compreendendo 25% a 49% da área total, com os maiores valores no manejo com média tecnologia (Manejo B). As áreas que apresentam o potencial Baixo e o Muito Baixo localizam-se, em sua maior parte, na região Oeste do estado, sobretudo no Sertão, onde as limitações de solo e de clima semiárido são mais intensas. Os referidos potenciais também ocorrem na zona úmida costeira, principalmente nos ambientes onde o relevo impõe fortes restrições de uso e manejo do solo e da cultura, independentemente do nível de manejo considerado. Com adoção de alta tecnologia ocorre maior abrangência da classe de potencial pedoclimático Preferencial para a cultura do milho, principalmente na Mesorregião do Agreste, com maior percentual de ocorrência para o cenário pluviométrico regular.

Distribución del agua en el suelo y su relación con la estructura radical y producción de biomasa de tres tipos funcionales, en un pastizal de la estepa magallánica seca, Santa Cruz

Uno de los principales aspectos del funcionamiento de los ecosistemas áridos es la dinámica del agua, que determina aspectos estructurales y funcionales, como la dominancia de tipos funcionales (Tf), fenología y productividad. Los objetivos de esta tesis fueron identificar para un pastizal xérico del sur patagónico, las principales variables ambientales que controlan la dinámica del agua en el suelo, los factores que determinan sus variaciones en el perfil (asociados a topografía y parches de vegetación) y evaluar la respuesta de los tres Tf presentes de la vegetación: gramíneas cortas (GC), gramíneas medianas (coirones) y subarbustos frente a esta variaciones temporales y espaciales. En exposiciones norte, sur y plano se midió: potencial hídrico de suelo (10, 25 y 60 cm de profundidad), potencial hídrico foliar y producción de biomasa aérea mensual de los tres Tf. Se determinó la distribución de raíces en cada Tf. y el contenido hídrico del suelo asociado a parches vegetados y de suelo desnudo. Las lluvias se distribuyeron a lo largo del año con dominancia de eventos menor a 5mm (90 por ciento) y ausencia de tormentas. Los tres Tf presentaron más del 60 por de la biomasa de raíces entre 0-10cm del suelo, siguiendo un perfil similar al del frente de mojado de las lluvias más frecuentes, mientras que capas más profundas fueron escasamente exploradas. Los parches de suelo desnudo constituyen una reserva de agua superficial durante el verano, que podría ser utilizada sólo por el subarbusto a través de raíces que se extienden lateralmente. El suelo estuvo húmedo en invierno-primavera, seco en verano y el otoño fue variable de acuerdo al año. La exposición generó un gradiente de humedad en el suelo; la exposición norte fue el extremo más xérico. Este gradiente afectó los potenciales hídricos foliares de los 3 Tf, pero sólo en GC modificó la producción de biomasa. La producción de GC constituye el principal forraje para los ovinos, y probablemente las variaciones temporales y en el paisaje se reflejen en el consumo animal y en la producción secundaria.

Radiación global estimada en Cerrillos (Salta) y Parque Provincial Caviahue Copahue (Neuquén)

p.257-266

Distribución del agua en el suelo y su relación con la estructura radical y producción de biomasa de tres tipos funcionales, en un pastizal de la estepa magallánica seca, Santa Cruz

Uno de los principales aspectos del funcionamiento de los ecosistemas áridos es la dinámica del agua, que determina aspectos estructurales y funcionales, como la dominancia de tipos funcionales (Tf), fenología y productividad. Los objetivos de esta tesis fueron identificar para un pastizal xérico del sur patagónico, las principales variables ambientales que controlan la dinámica del agua en el suelo, los factores que determinan sus variaciones en el perfil (asociados a topografía y parches de vegetación)y evaluar la respuesta de los tres Tf presentes de la vegetación: gramíneas cortas (GC), gramíneas medianas (coirones)y subarbustos frente a esta variaciones temporales y espaciales. En exposiciones norte, sur y plano se midió: potencial hídrico de suelo (10, 25 y 60 cm de profundidad), potencial hídrico foliar y producción de biomasa aérea mensual de los tres Tf. Se determinó la distribución de raíces en cada Tf. y el contenido hídrico del suelo asociado a parches vegetados y de suelo desnudo. Las lluvias se distribuyeron a lo largo del año con dominancia de eventos menor a 5mm (90 por ciento)y ausencia de tormentas. Los tres Tf presentaron más del 60 por de la biomasa de raíces entre 0-10cm del suelo, siguiendo un perfil similar al del frente de mojado de las lluvias más frecuentes, mientras que capas más profundas fueron escasamente exploradas. Los parches de suelo desnudo constituyen una reserva de agua superficial durante el verano, que podría ser utilizada sólo por el subarbusto a través de raíces que se extienden lateralmente. El suelo estuvo húmedo en invierno-primavera, seco en verano y el otoño fue variable de acuerdo al año. La exposición generó un gradiente de humedad en el suelo; la exposición norte fue el extremo más xérico. Este gradiente afectó los potenciales hídricos foliares de los 3 Tf, pero sólo en GC modificó la producción de biomasa. La producción de GC constituye el principal forraje para los ovinos, y probablemente las variaciones temporales y en el paisaje se reflejen en el consumo animal y en la producción secundaria.

Accidental release of hazardous gases: modelling and assessing risk

The renewed concern in assessing risks and consequences from technological hazards in industrial and urban areas continues emphasizing the development of local-scale consequence analysis (CA) modelling tools able to predict shortterm pollution episodes and exposure effects on humans and the environment in case of accident with hazardous gases (hazmat). In this context, the main objective of this thesis is the development and validation of the EFfects of Released Hazardous gAses (EFRHA) model. This modelling tool is designed to simulate the outflow and atmospheric dispersion of heavy and passive hazmat gases in complex and build-up areas, and to estimate the exposure consequences of short-term pollution episodes in accordance to regulatory/safety threshold limits. Five main modules comprising up-to-date methods constitute the model: meteorological, terrain, source term, dispersion, and effects modules. Different initial physical states accident scenarios can be examined. Considered the main core of the developed tool, the dispersion module comprises a shallow layer modelling approach capable to account the main influence of obstacles during the hazmat gas dispersion phenomena. Model validation includes qualitative and quantitative analyses of main outputs by the comparison of modelled results against measurements and/or modelled databases. The preliminary analysis of meteorological and source term modules against modelled outputs from extensively validated models shows the consistent description of ambient conditions and the variation of the hazmat gas release. Dispersion is compared against measurements observations in obstructed and unobstructed areas for different release and dispersion scenarios. From the performance validation exercise, acceptable agreement was obtained, showing the reasonable numerical representation of measured features. In general, quality metrics are within or close to the acceptance limits recommended for ‘non-CFD models’, demonstrating its capability to reasonably predict hazmat gases accidental release and atmospheric dispersion in industrial and urban areas. EFRHA model was also applied to a particular case study, the Estarreja Chemical Complex (ECC), for a set of accidental release scenarios within a CA scope. The results show the magnitude of potential effects on the surrounding populated area and influence of the type of accident and the environment on the main outputs. Overall the present thesis shows that EFRHA model can be used as a straightforward tool to support CA studies in the scope of training and planning, but also, to support decision and emergency response in case of hazmat gases accidental release in industrial and built-up areas.

Hidrogeomorfologia e sustentabilidade de recursos hídricos subterrâneos

A água subterrânea de rochas duras é uma fonte importante para fins domésticos, industriais e agrícolas e mesmo para o consumo humano. A geologia, a tectónica, a geomorfologia e as características hidrológicas controlam o fluxo, ocorrência e armazenamento das águas subterrâneas. A disponibilidade da água subterrânea no meio geológico está totalmente dependente das áreas de recarga e de descarga numa determinada bacia. A precipitação é a principal fonte de recarga em aquíferos descontínuos, enquanto que a descarga depende dos declives do terreno e dos gradientes do nível hidrostático e ainda das condições hidrogeológicas do solo. A hidrogeomorfologia é um domínio interdisciplinar emergente, que estuda as relações entre as unidades geomorfológicas e o regime das águas superficiais e subterrâneas de uma determinada área. A compreensão do papel da geomorfologia é essencial para avaliar de forma rigorosa os sistemas hidrogeológicos e os recursos hídricos. Os dados de detecção remota providenciam uma informação espacial valiosa e actualizada da superfície terrestre e dos recursos naturais. Os recentes avanços tecnológicos colocaram as técnicas de detecção remota e os sistemas de informação geográfica (SIG) numa posição cimeira como ferramentas de gestão metodológica. Foi criada, em ambiente SIG, uma base de geo-dados, essencialmente derivada da detecção remota, da cartografia e do trabalho de campo. Esta base de dados, organizada em diferentes níveis de informação, inclui uma avaliação principalmente focalizada no uso do solo, climatologia, declives, geologia, geomorfologia e hidrogeologia. No presente estudo foram cruzados diversos níveis de informação, com a geração de múltiplos mapas temáticos para atingir um quadro integrado dos diversos sectores no Norte e Centro de Portugal. Os sectores em estudo (Caldas da Cavaca, Termas de Entre-os-Rios, Águas de Arouca e Águas do Alardo) estão localizados em sistemas hidrogeológicos predominantemente constituídos por rochas graníticas, por vezes intersectadas por filões de quartzo, aplito-pegmatíticos e doleríticos. Para apoiar a elaboração dos mapas hidrogeomorfológicos foi criada uma base SIG, contendo diversa informação, nomeadamente topografia, hidrografia, litologia, tectónica, morfoestrutura, hidrogeologia, geofísica e uso do solo. Além disso, foram realizadas várias campanhas de campo, as quais permitiram: o estabelecimento dum mapeamento geológico, geomorfológico e hidrogeológico; a caracterização in situ do grau de alteração, resistência e grau de fracturação dos maciços rochosos; o desenvolvimento de um inventário hidrogeológico em conjunto com alguns ensaios expeditos in situ. A interligação entre os parâmetros geomorfológicos, hidrológicos e hidrogeológicos dos sistemas de água subterrânea “normal” e hidromineral destaca a importância de uma cartografia e duma modelação conceptual hidrogeomorfológica. Além disso, contribuirá para um melhor apoio à decisão na gestão sustentável dos recursos hídricos.

Modeling the Western Iberian margin circulation: present and future

The purpose of this work is to carry out a comprehensive study on the Western Iberian Margin (WIM) circulation my means of numerical modeling, and to postulate what this circulation will be in the future. The adopted approach was the development of a regional ocean model configuration with high resolution, capable of reproducing the largeand small-scale dynamics of the coastal transition zone. Four numerical experiences were carried out according to these objectives: (1) a climatological run, in order to study the system’s seasonal behavior and its mean state; (2) a run forced with real winds and fluxes for period 2001-2011 in order to study the interannual variability of the system; (3) a run forced with mean fields from Global Climate Models (GCMs) for the present, in order to validate GCMs as adequate forcing for regional ocean modeling; (4) a similar run (3) for period 2071-2100, in order to assess possible consequences of a future climate scenario on the hydrography and dynamics of the WIM. Furthermore, two Lagrangian particle studies were carried out: one in order to trace the origin of the upwelled waters along the WIM; the other in order to portrait the patterns of larval dispersal, accumulation and connectivity. The numerical configuration proved to be adequate in the reproduction of the system’s mean state, seasonal characterization and an interannual variability study. There is prevalence of poleward flow at the slope, which coexists with the upwelling jet during summer, although there is evidence of its shifting offshore, and which is associated with the Mediterranean Water flow at deeper levels, suggesting a barotropic character. From the future climate scenario essay, the following conclusions were drawn: there is general warming and freshening of upper level waters; there is still poleward tendency, and despite the upwellingfavorable winds strengthening in summer the respective coastal band becomes more restricted in width and depth. In what concerns larval connectivity and dispersion along the WIM, diel vertical migration was observed to increase recruitment throughout the domain, and while smooth coastlines are better suppliers, there is higher accumulation where the topography is rougher.

Nanocomposites as probes for biodetection by SERS

The present work aimed to explore the potential of new nanocomposites based on carbon nanostructures and metal nanoparticles for the detection of biomolecules through surface enhanced Raman scattering (SERS). In a first step, polyvinyl alcohol composites were prepared incorporating silver nanoparticles by two different reduction procedures. At first without introduction of carbon nanostructures. These composites showed good results for the SERS identification of nucleic acids. Next, the synthesis and characterization of graphene oxide was studied to be used in the preparation of silver and gold nanocomposites. The reduction of this nanomaterial with different chemical agents was explored, since its reduction degree may be a determinant factor for the application envisaged (biomolecules interaction). The preparation of the nanocomposites with silver and gold was performed with different reducing agents. The SERS activity of these new nanocomposites was then explored in the presence of different analytes, varying the experimental conditions for Raman spectra acquisition. It was interesting to verify that the silver containing nanocomposites presented the particularity to intensify the graphene D and G bands. It is also important to highlight that a new eco-friendly reducing agent was tested for the synthesis of the graphene oxide composites, an Eucalyptus Globulus extract. Other variable introduced was the preparation of gold nanostars synthesized with hydroxylamine in the presence of graphene oxide, which allowed the preparation of a new nanocomposite with SERS potential. Fibrous membranes were also prepared by electrospinning with the aim to prepare SERS supports with adequate topography and porosity for the formation of nanoparticles agglomerates for the creation of the so-called hot-spots and also to allow the penetration of the analyte molecules. The polymers polyvinyl alcohol and polyacrylonitrile were selected for electrospinning. Using this technique, electrospun mantles with silver and gold nanoparticles and nanocomposites were prepared. Several variables were studied, such as the introduction of the nano-fillers during the electrospinning process, later deposition of the nano-fillers on the simple electrospun polymeric fibres and surface functionalization of the simple polymeric membranes to link the nano-fillers. At last, the potentialities of using carbon nanotubes forests, produced by chemical vapor deposition and coated with gold film by sputtering, as new SERS substrates were explored. It was found that the SERS detection of DNA bases and ADN itself is possible using these substrates.