<p>When protection zones for wells are delineated, it is important to acquire good knowledge about possible travel time from different points in the catchment area to the well. Often, simple analytical methods are used for estimating travel times and the assumption is made that the hydraulic conductivity is relatively homogenous within the aquifer. Nevertheless, many aquifers are strongly heterogeneous which may lead to differences between estimates and actual travel times. As a part of the process to develop improved methods for delineating protection zones for groundwater supply wells, a tracer experiment was performed in a glaciofluvial esker formation in Järlåsa. On the basis of the experiment, a numerical flow model was created for the test site.</p><p>The purpose of this master’s thesis was to apply the flow model to an aquifer where the hydraulic conductivity shows great variability and should be described by a stochastic distribution. The purpose was also to determine the statistical properties of the hydraulic conductivity and to simulate the transport times and their variation from different locations in the aquifer to the pumping well.</p><p>The hydraulic conductivity was estimated from grain size distributions in soil samples that were taken at various locations within the test site. The analysis of the hydraulic conductivity showed a large variation and confirmed the hypothesis that the aquifer is heterogeneous. Using the statistics, a large number of stochastic conductivity fields were created and flow simulation was performed for each realization. From the simulation result, frequency distributions of the transport times were produced describing the probability for the transit time for a water particle between a certain location in the aquifer and the pumping well. A comparison with the tracer experiment shows higher simulated transport times implying the need for improved model calibration. The conclusion is that the method used in this project is suitable for glaciofluvial esker aquifers. When protection zones are delineated, stochastic modeling can be used to express the zone boundaries in statistical terms.</p> / <p>När skyddsområden för grundvattentäkter skapas är det viktigt att ha god kännedom om vattnets transporttider från olika delar i tillrinningsområdet till uttagsplatsen av grundvattnet. Metoderna för att bestämma dessa tider är ofta enkla och vanligen görs antagandet att områdets hydrauliska konduktivitet är relativt homogen. Många akviferer är dock kraftigt heterogena och de verkliga transporttiderna kan då skilja sig från de uppskattade. Som ett led i metodutvecklingen för bättre avgränsning av skyddsområden genomfördes ett spårämnesförsök i en isälvsavlagring i Järlåsa. Med utgångspunkt från försöket har en numerisk flödesmodell konstruerats över försöksområdet.</p><p>Syftet med examensarbetet var att tillämpa flödesmodellen i en akvifer där den hydrauliska konduktiviteten visar sådana variationer att den beskrivs bäst av en stokastisk fördelning. Vidare var syftet att bestämma den hydrauliska konduktivitetens statistiska egenskaper och att simulera transporttiderna och deras variation från olika punkter i akviferen till pumpbrunnen.</p><p>Den hydrauliska konduktiviteten uppskattades utifrån kornstorleksfördelningar i jordprover som togs på en mängd platser i försöksområdet. Analysen av den hydrauliska konduktiviteten visar stora variationer i området vilket bekräftar att akviferen är heterogen.</p><p>Utifrån konduktivitetens statistik genererades ett stort antal stokastiska konduktivitetsfält och transporttiderna beräknades för varje realisering. Resultatet från simuleringarna gav frekvensfördelningar för transporttiderna som beskriver sannolikheten för hur lång uppehållstid en vattenpartikel har i marken mellan en startpunkt och pumpbrunnen. Jämfört med spårämnesförsöket blev de simulerade transporttiderna något större vilket tyder på att flödesmodellen kräver en bättre kalibrering mot fältmätningar. Slutsatsen är att metodiken är lämplig för att studera vattnets transporttider i isälvsavlagringen och när ett skyddsområde skapas för den här typen av akvifer kan stokastisk modellering användas för att beskriva skyddszoner i form av statistiska termer.</p>

The Canadian Precipitation Analysis (CaPA) system has been developed by Environment and Climate Change Canada (ECCC) to optimally combine different sources of information to estimate precipitation accumulation across Canada. The system combines observations from different networks of weather stations and radar measurements with the background information generated by ECCC's Regional Deterministic Prediction System (RDPS), derived from the Global Environmental Multiscale (GEM) model. The main scope of this study is to assess the importance of weather stations when combined with the background information for hydrological modeling. A new approach to meteorological network design, considered to be a stochastic hydro-geostatistical scheme, is proposed and investigated which is particularly useful for augmenting data-sparse networks. The approach stands out from similar approaches of its kind in that it is comprised of a data assimilation component included based on the paradigm of an Observing System Simulation Experiment (OSSE), a technique used to simulate data assimilation systems in order to evaluate the sensitivity of the analysis to new observation network. The proposed OSSE-based algorithm develops gridded stochastic precipitation and temperature models to generate synthetic time-series assumed to represent the 'reference' atmosphere over the basin. The precipitation realizations are used to simulate synthetic observations, associated with hypothetical station networks of various densities, and synthetic background data, which in turn are assimilated in CaPA to realize various pseudo-analyses. The reference atmosphere and the pseudo-analyses are then compared through hydrological modeling in WATFLOOD. By comparing the flow rates, the relative performance of each pseudo-analysis associated with a specific network density is assessed. The simulations show that as the network density increases, the accuracy of the hydrological signature of the CaPA precipitation products improves hyperbolically to a certain limit beyond which adding more stations to the network does not result in further accuracy. This study identifies an observation network density that can satisfy the hydrological criteria as well as the threshold at which assimilated products outperforms numerical weather prediction outputs. It also underlines the importance of augmenting observation networks in small river basins to better resolve mesoscale weather patterns and thus improve the predictive accuracy of streamflow simulation. / May 2017

La simulation des phénomènes physiques exige souvent l’utilisation d’une discrétisation du milieu sous forme de maillage. Un exemple de ce type de situation est la simulation d’écoulement de fluides et la simulation du stress géomécanique pour les gisements pétroliers. Dans ces cas, le milieu étudié n’est pas homogène et l'hypothèse sur l’homogénéité de ce milieu peut mener à des résultats incorrects. C’est pourquoi la simulation des hétérogénéités est très importante pour ce genre de problèmes.Cette thèse est consacrée à la simulation géostatistique des hétérogénéités sur les maillages non-structurés par les méthodes géostatistiques non-linéaires. Le but de cette thèse est la création d’algorithmes de simulation des hétérogénéités directement sur les maillages non-structurés, sans utiliser les maillages fins réguliers intermédiaires et de l’upscaling. On présente deux modèles théoriques pour les simulations des variables continues sur les maillages non-structurés qui sont les deux versions différentes du modèle Gaussien discret (DGM) - DGM 1 et DGM 2. Le modèle théorique utilisé dans cette thèse permet de convertir le problème de simulation sur un maillage non-structuré en un problème de simulation d’un vecteur Gaussien multivarié et l’application de fonctions de transformation adaptées pour chaque élément du vecteur. La simulation de faciès est aussi envisagée en utilisant une généralisation des modèles pluri-Gaussiens et Gaussien tronqués pour les maillages non-structurés.L’application des méthodes développées est illustrée sur un gisement pétrolier - le cas d’étude X (gisement du gaz offshore). / Simulations of physical phenomenon often require discretizing the medium with a mesh. An example of this type of simulation is the simulation of fluid flow through a porous medium and the evaluation of the geomechanical stress in the petroleum reservoir. The studied medium is often not homogeneous and applying a homogeneity hypothesis can lead to incorrect simulation results. That makes simulation of heterogeneities important for this kind of problems.This thesis is devoted to geostatistical simulations of heterogeneities on unstructured grids using methods of non-linear geostatistics. The objective of this work is the development of algorithms for simulating heterogeneities directly on unstructured grids without using intermediate fine scale regular grids and upscaling. We present two theoretical models for geostatistical simulations of continuous parameters on unstructured grids which are different generalizations of the Discrete Gaussian model (DGM) – DGM 1 and DGM 2. The proposed theoretical models enable converting the problem of geostatistical simulation on an unstructured grid into the well-studied problem of simulating multivariate Gaussian random vectors followed by application of block-dependent transformation functions. The problem of simulating facies is also addressed in this work, for which generalizations of pluri-Gaussian and truncated Gaussian simulation models for unstructured grids are proposed.An application of the proposed methods is demonstrated on a case study X, which is an offshore gas reservoir with a tartan-meshed grid.

Les modèles génétiques de réservoirs sont construits par la simulation des principaux processus de sédimentation dans le temps. En particulier, les modèles tridimensionnels de systèmes chenalisés méandriformes peuvent être construits à partir de trois processus principaux : la migration du chenal, l’aggradation du système et les avulsions, comme c’est réalisé dans le logiciel Flumy pour les environnements fluviatiles. Pour une utilisation opérationnelle, par exemple la simulation d'écoulements, ces simulations doivent être conditionnées aux données d'exploration disponibles (diagraphie de puits, sismique, …). Le travail présenté ici, basé largement sur des développements antérieurs, se concentre sur le conditionnement du modèle Flumy aux données de puits.Deux questions principales ont été examinées au cours de cette thèse. La première concerne la reproduction des données connues aux emplacements des puits. Cela se fait actuellement par une procédure de "conditionnement dynamique" qui consiste à adapter les processus du modèle pendant le déroulement de la simulation. Par exemple, le dépôt de sable aux emplacements de puits est favorisé, lorsque cela est souhaité, par une adaptation des processus de migration ou d'avulsion. Cependant, la manière dont les processus sont adaptés peut générer des effets indésirables et réduire le réalisme du modèle. Une étude approfondie a été réalisée afin d'identifier et d'analyser les impacts indésirables du conditionnement dynamique. Les impacts ont été observés à la fois à l'emplacement des puits et dans tout le modèle de blocs. Des développements ont été réalisés pour améliorer les algorithmes existants.La deuxième question concerne la détermination des paramètres d’entrée du modèle, qui doivent être cohérents avec les données de puits. Un outil spécial est intégré à Flumy - le "Non-Expert User Calculator" (Nexus) - qui permet de définir les paramètres de simulation à partir de trois paramètres clés : la proportion de sable, la profondeur maximale du chenal et l’extension latérale des corps sableux. Cependant, les réservoirs naturels comprennent souvent plusieurs unités stratigraphiques ayant leurs propres caractéristiques géologiques. L'identification de telles unités dans le domaine étudié est d'une importance primordiale avant de lancer une simulation conditionnelle avec des paramètres cohérents pour chaque unité. Une nouvelle méthode de détermination des unités stratigraphiques optimales à partir des données de puits est proposée. Elle est basée sur la Classification géostatistique hiérarchique appliquée à la courbe de proportion verticale (VPC) globale des puits. Les unités stratigraphiques ont pu être détectées à partir d'exemples de données synthétiques et de données de terrain, même lorsque la VPC globale des puits n'était pas visuellement représentative. / Process-based reservoir models are generated by the simulation of the main sedimentation processes in time. In particular, three-dimensional models of meandering channelized systems can be constructed from three main processes: migration of the channel, aggradation of the system and avulsions, as it is performed in Flumy software for fluvial environments. For an operational use, for instance flow simulation, these simulations need to be conditioned to available exploration data (well logging, seismic, …). The work presented here, largely based on previous developments, focuses on the conditioning of the Flumy model to well data.Two main questions have been considered during this thesis. The major one concerns the reproduction of known data at well locations. This is currently done by a "dynamic conditioning" procedure which consists in adapting the model processes while the simulation is running. For instance, the deposition of sand at well locations is favored, when desired, by an adaptation of migration or avulsion processes. However, the way the processes are adapted may generate undesirable effects and could reduce the model realism. A thorough study has been conducted in order to identify and analyze undesirable impacts of the dynamic conditioning. Such impacts were observed to be present both at the location of wells and throughout the block model. Developments have been made in order to improve the existing algorithms.The second question is related to the determination of the input model parameters, which should be consistent with the well data. A special tool is integrated in Flumy – the Non Expert User calculator (Nexus) – which permits to define the simulation parameters set from three key parameters: the sand proportion, the channel maximum depth and the sandbodies lateral extension. However, natural reservoirs often consist in several stratigraphic units with their own geological characteristics. The identification of such units within the studied domain is of prime importance before running a conditional simulation, with consistent parameters for each unit. A new method for determining optimal stratigraphic units from well data is proposed. It is based on the Hierarchical Geostatistical Clustering applied to the well global Vertical Proportion Curve (VPC). Stratigraphic units could be detected from synthetic and field data cases, even when the global well VPC was not visually representative.

A distribuição espacial de insetos e doenças em campos comerciais é importante, por exemplo, para aplicação racional de pesticidas. Entretanto, não tem sido considerada nas recomendações de manejo da cultura, planejamento de experimentos e estudos amostrais, sendo escassa literatura a esse respeito. Os artigos apresentados nessa tese foram motivados por duas situações diferentes, uma envolvendo dados de contagem e a outra, dados binários. Os dois modelos diferem em relação às estratégias da descrição da estrutura de dependência espacial. No primeiro artigo, a variável resposta é contagem. Para caracterizar o padrão espacial da dispersão do tripes do prateamento da cebola foi feito um levantamento anotando-se o número de insetos por fase de desenvolvimento em folhas de plantas de cebola, em diferentes datas e pontos amostrais dentro de quatro propriedades com fazendas vizinhas apresentando diferentes níveis de infestação e métodos de plantio. O teste de aleatorização de Mantel foi utilizado para testar a presença de padrão espacial, que quando detectado foi descrito por um modelo de Poisson misto espacial com componente aleatório geoestatístico. Tal modelo possibilitou a caracterização do padrão espacial bem como a obtenção de mapas de predição dos níveis de susceptibilidade à infestação na área. No segundo artigo a variável resposta é binária e foi feito um estudo de simulação para verificar o comportamento dos estimadores de pseudo-verossimilhança dos parâmetros do modelo autologístico, considerando diferentes estruturas de covariáveis e de vizinhança, três intensidades de infestação de uma praga e cinco valores para o parâmetro de correlação entre os vizinhos. Uma aplicação dos modelos considerados no estudo de simulação é feita a um conjunto de dados provenientes de um experimento com pimentão. Mostra-se que o método de estimação por pseudo-verossimilhança pode ser usado, com certa cautela, quando o interesse está na contribuição das covariáveis, mas não deve ser usado quando o interesse está na estimação da correlação espacial. Um estudo com diferentes porcentagens de dados faltantes foi feito para verificar a influência na estimação do parâmetro. / The spatial distribution of insects and diseases in commercial fields is important for the efficient application of pesticides. However, in the past this has not been considered in crop management recommendations, experiment planning and sampling plans. The papers presented in this thesis were motivated by two different situation, one envolving count data and the other binary data. The two models used differ in relation to the strategies of the description of the spatial dependence structure. In the the first paper the response variable is a count. In order to characterize the spatial distribution pattern of the onion thrips a survey was carried out to record the number of insects in each development phase on onion plant leaves, on different dates and sample locations, in four rural properties with neighboring farms with different infestation levels and planting methods. The Mantel randomization test was used to test for spatial correlation, and when detected this was modelled by a mixed spatial Poisson model with a geostatistic random component. This model has allowed a spatial pattern characterization as well as the production of prediction maps of susceptibility to levels of infestation in the area. In the second paper the response variable is binary. In this paper a simulation study on pseudo-likelihood estimators of autologistic parameters to verify the effect of different covariate and neighbouring structures is described, with three pest infestation levels and five different spatial correlation coefficient values. An application of the methodology is presented using a bell pepper data set. It is shown that the pseudo-likelihood method can be used when a researcher is interested in the effect of covariates, but should not be used for the estimation of the spatial correlation. A study with different percentages of missing data is made to verify the influency on parameter estimation.

O desempenho operacional e econômico de empreendimentos de mineração é de suma importância para a sustentação dos níveis de produção demandados, sendo imprescindível um nível de governança capaz de prever e gerenciar eficazmente as incertezas e riscos inerentes ao processo de lavra, sejam eles geológicos, operacionais ou financeiros. O recente desenvolvimento de tecnologias e do conceito de \"mina do futuro\" ou \"mina autônoma\" indica a possibilidade de captura de dados através de sensores variados e do uso destes dados para geração de simulações estocásticas, para otimização tanto do ativo físico quanto do aproveitamento do recurso ou ativo mineral, minimizando riscos e custos. O planejamento estocástico de lavra vem nos últimos anos apresentando potenciais ferramentas para esse nível de gerenciamento de riscos na mineração, contudo sua resposta em diversos tipos de depósito é ainda pouco conhecida e carece de esforços de pesquisa e desenvolvimento. A presente pesquisa tem o objetivo de descrever essas abordagens probabilísticas de planejamento comparando com as tradicionais (determinísticas), definir procedimentos de aplicação desses conceitos na indústria, integrados em um sistema de gestão, quantificar seus impactos no desempenho de uma operação mineira e gerar informações para a comunidade acadêmica e técnica da indústria mineral preocupados com o futuro da mineração, quanto à aplicabilidade efetiva de técnicas como planejamento estocástico de lavra e simulação de lavra, englobando incertezas relativas ao ativo mineral e ativo físico da operação mineira. Para tanto, foi realizada inicialmente uma extensa pesquisa bibliográfica em relação ao tema proposto, destacando os pontos de maior relevância, permitindo então o desenvolvimento de uma metodologia de gestão que auxilie, de forma eficaz, o processo de tomada de decisões referentes à otimização de ativos em minas a céu aberto. Visando-se atingir tais objetivos, serão realizados testes piloto em uma mina na Província Mineral de Carajás-PA. A Mina do Sossego, em operação desde 2004, é a primeira mina de cobre da VALE, está entre as maiores minas brasileiras e será o foco do estudo da presente pesquisa. / Both operational and economic performance of mining projects are critical for sustaining the demanded production levels, being indispensable a level of governance able to predict and effectively manage the uncertainties and risks inherent to mining process such as geological, operational or financial risks. Recent developments of technologies and concepts of \"mine of the future\" or \"Autonomous mine\" indicates a possibility of on-line data acquisition by a number of sensors and the use of such data to generate stochastic simulations for optimization of equipments assets and mineral resource, minimizing risks and costs. Stochastic mining planning recently have been presenting potential tools for this level of risk management in mining, but the response of such approach in various types of deposit is still poorly understood and requires research and development efforts. This research aims to describe these probabilistic mine planning approaches comparing to traditional approaches (deterministic), to define procedures for implementation of these concepts in the industry in an integrated management system, to quantify their performance impacts of a mining operation and to generate information for the academic community and mineral industry technical staff concerned about the future of mining, as the applicability of planning techniques such as stochastic mining planning and discrete event simulation, covering uncertainties related to mineral assets and physical assets (equipments) of the mining operation. Thus, initially will be performed an extensive literature review regarding the proposed theme, highlighting the points of major relevance, thus allowing the development of a management methodology that effectively assists the decision making process regarding asset optimization in open pit mines. Aiming to achieve these goals, pilot tests will be performed at an operating mine in the Carajás Mineral Province-PA. The Sossego Mine, in operation since 2004, is the first VALE copper mine, is among the largest Brazilian mines and will be the focus of the case study of this research.

No Brasil o bicudo da cana-de-açúcar, (Sphenophorus levis Vaurie) tem se tornado uma praga importante da cultura, podendo causar perdas expressivas na produtividade. Percebe-se que são raros os estudos sobre a distribuição espacial desta praga no campo, e tais estudos são imprescindíveis para o desenvolvimento de planos de amostragem, visando à aplicação em programas de manejo integrado de pragas. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a distribuição espacial de S. levis em cana-deaçúcar, utilizando análise geoestatística, a fim de validar o procedimento de amostragem georreferenciada adotado pelo usuário ou propor um método confiável, prático e viável. Também foi objetivo deste trabalho gerar mapas de aplicação localizada para poder intervir numa área de produção, possibilitando comparar o consumo de insumo de uma aplicação convencional com uma aplicação localizada. O estudo se desenrolou em quatro áreas pertencentes à Usina Iracema, em Iracemápolis, SP. Na Fazenda Iracema foi realizada uma amostragem adensada para avaliar a melhor densidade amostral para caracterizar a dependência espacial da praga, e os resultados mostraram que o padrão utilizado pelo usuário foi suficiente para caracterizar a dependência espacial de S. levis. Além disso, a variável que melhor representou a ocorrência da praga foi \"toco atacado\". Na Fazenda Santo Elias foram criados mapas com diferentes níveis de controle e mesmo adotando o nível mais conservador (0,2 tocos atacados) houve uma economia considerável de produto. Nas Fazendas Santo Antônio e Santa Lúcia, foi realizada a amostragem seguindo o padrão proposto pelo usuário e foram gerados mapas com nível de controle de 0,2 TA a fim de realizar a aplicação localizada. Nestas áreas houve uma economia de produto de no mínimo 43% e no máximo 87%. O sistema de amostragem utilizado pelo usuário (17 pontos ha-1) foi adequado para caracterizar a variabilidade espacial da praga. Mesmo utilizando o nível de controle mais rigoroso observou-se uma economia considerável na quantidade de inseticida utilizado na aplicação localizada, confirmando o potencial da utilização de técnicas de agricultura de precisão em trabalhos relacionados ao manejo integrado de pragas. / In Brazil the Sphenophorus levis has caused serious damages in sugarcane plantations, with significant losses in productivity. Studies about spatial distribution of this insect in the field are rare, but crucial for the development of sampling plans seeking the application of programs for its integrated management. The objective of this study was to characterize the spatial distribution of S. levis in a sugarcane plantation, utilizing geostatistics to validate sampling procedures used in the field. Also, the aim of this study was to generate maps of localized application in order to interfere in the production area, allowing product amount comparisons between conventional application and a localized application.The study was developed in four areas in Iracemápolis, SP. At the Iracema farm it was developed a very density sampling to evaluate the best sample density to characterize the spatial distribution of the plague, and the result showed that the standard used by the user was sufficient to characterize the spatial dependence of S. levis. Moreover, the variable that best represented the occurrence of the pest was \"attacked stumps\". At the St. Elias Farm, maps were created with different control levels and even adopting the more conservative level (0.2 attacked stumps) there was a considerable product saving. In Santo Antônio and Santa Lúcia farms, sampling was conducted based in standard proposed by the user and maps were generated with 0.2 attacked Stumps level control, in order to achieve a localized application. A minimum product saving of 43% and a maximum 87% was achieved in these areas. The sampling system used by the user (17 points ha-1) was adequate to characterize the spatial variability of the pest. Even using the most rigorous level of control there was a considerable saving in the amount of insecticide used in localized application, endorsing the potential use of precision farming techniques in plagues studies.

Os experimentos florestais que estudam os efeitos de espaçamento devem adotar delineamentos distintos daqueles utilizados convencionalmente, por conta da grande demanda de área experimental dos delineamentos convencionais, o delineamento sistemático tipo \"leque\" é a forma mais viável de se executar este tipo de ensaio. Neste delineamento, as árvores são dispostas em diversos círculos concêntricos, de modo que, vários espaçamentos são gerados, porém, sem que haja possibilidade para a casualização. Para este tipo de experimento, convencionalmente são realizadas análises geoestatísticas que modelam o comportamento espacial de dependência entre os elementos, utilizando além da variável observada, as coordenadas das observações. Assim, é modelada uma função denominada semivariograma que explica esta dependência espacial, possibilitando a criação de um mapa de tendências denominado krigagem. Neste trabalho, são tratadas as variáveis de altura, diâmetro do fuste, diâmetro da copa, área da copa e volume cilíndrico de árvores de Canafístula, aos seis meses para altura e aos 13, 25 e 37 meses para todas as variáveis, após o plantio de mudas de Canafístula (Peltophorum dubium) em um experimento conduzido em Mato Grosso do Sul. Além da análise geoestatística, também é realizada a análise multivariada objetivando relacionar as variáveis por meio de medidas de correlação, efetuar a análise de componentes principais, de agrupamentos e discriminante. Além disso, é realizada a análise de medidas repetidas, objetivando avaliar o comportamento dessas variáveis ao longo dos períodos. Por fim, algumas formas combinadas de avaliar e interpretar os resultados são apresentadas, de modo a relacionar as análises já realizadas, calculando novos componentes principais para as variáveis, por período, efetuando a análise geoestatística dos componentes principais e avaliando o comportamento desses componentes ao longo do tempo. / Forest experiments which study the spacing effects should adopt different delineations from those conventionally used, due to the great demand for experimental area of conventional delineations, the systematic fan design is the most viable way to perform this type of test. In this design, the trees are arranged in several concentric circles, so that various spacings are generated, however, with no possibility for randomization. For this type of experiment, statistical analyses modeling the spatial behavior of dependence between the elements are conventionally performed using, in addition to the variable observed, the coordinates of the observations. Thus, a function called semivariogram that explains the spatial dependence is modeled, enabling the creation of a map of trends called kriging. In this paper, the variables of height, bole diameter, treetop diameter, area and its cylindrical volume of trees Canafistula, are treated at six months for height and at 13, 25 and 37 months for all variables after planting canafístula seedlings (Peltophorum dubium) in an experiment carried out in Mato Grosso do Sul. In addition to the geostatistical analysis, a multivariate analysis is also performed, aiming to relate the variables by correlation measures and performing the analysis of the main, grouping and discriminating components. Furthermore, the repeated measures analysis is performed aiming to evaluate the behavior of these variables over the periods. Finally, some combined ways to assess and interpret the results are presented in order to relate the previous analyses, calculating new key components for the variables, by period, performing the geostatistical analysis of the main components and evaluating the behavior of these components over time.

A condutividade hidráulica (K) é um dos parâmetros controladores da magnitude da velocidade da água subterrânea, e consequentemente, é um dos mais importantes parâmetros que afetam o fluxo subterrâneo e o transporte de solutos, sendo de suma importância o conhecimento da distribuição de K. Esse trabalho visa estimar valores de condutividade hidráulica em duas áreas distintas, uma no Sistema Aquífero Guarani (SAG) e outra no Sistema Aquífero Bauru (SAB) por meio de três técnicas geoestatísticas: krigagem ordinária, cokrigagem e simulação condicional por bandas rotativas. Para aumentar a base de dados de valores de K, há um tratamento estatístico dos dados conhecidos. O método de interpolação matemática (krigagem ordinária) e o estocástico (simulação condicional por bandas rotativas) são aplicados para estimar os valores de K diretamente, enquanto que os métodos de krigagem ordinária combinada com regressão linear e cokrigagem permitem incorporar valores de capacidade específica (Q/s) como variável secundária. Adicionalmente, a cada método geoestatístico foi aplicada a técnica de desagrupamento por célula para comparar a sua capacidade de melhorar a performance dos métodos, o que pode ser avaliado por meio da validação cruzada. Os resultados dessas abordagens geoestatísticas indicam que os métodos de simulação condicional por bandas rotativas com a técnica de desagrupamento e de krigagem ordinária combinada com regressão linear sem a técnica de desagrupamento são os mais adequados para as áreas do SAG (rho=0.55) e do SAB (rho=0.44), respectivamente. O tratamento estatístico e a técnica de desagrupamento usados nesse trabalho revelaram-se úteis ferramentas auxiliares para os métodos geoestatísticos. / Hydraulic conductivity (K) is one of the parameters controlling magnitude of the groundwater velocity, and consequently, is one of the most important parameters affecting groundwater flow and solute transport. This study aims to estimate hydraulic conductivity values for two distinct areas, one in the Guarani Aquifer System (GAS) and the other in Bauru Aquifer System (BAS) through three geostatistical methods: ordinary kriging, cokriging and conditional simulation by turning bands. Carrying out statistic treatment of the available data in order to increase the database. The mathematical interpolation method (ordinary kriging) and the stochastic one (conditional simulation by turning bands) are applied to estimate directly the K values, while the methods of ordinary kriging combined with linear regression and cokriging allow to incorporate specific capacity (Q/s) values as a secondary variable. Moreover, the declustering by cells technique is applied for each geostatistical method to evaluate if there is improvement in their performance, which can be accessed by cross validation. The results of these geostatistical approaches indicate that the method of conditional simulation by turning bands with declustering technique is more suitable for GAS area (rho=0.55), whereas the ordinary kriging combined with linear regression method without this technique is for BAS area (rho=0.44). The statistical treatment and declustering technique undertaken in this study revealed to be useful tools for the application of geostatistical methods.

O solo é um importante sumidouro de carbono (C) atmosférico, uma vez que concentrações de CO2 da atmosfera podem ser atenuadas através de mecanismos de sequestro de C no solo. Nesse contexto, solos sob clima semi-árido estão sendo atualmente avaliados como potenciais sequestradores de C, sobretudo no processo de recuperação de áreas degradadas. No entanto, ainda há carência de informações referentes aos mecanismos envolvidos no sequestro de C. Adicionalmente, há incertezas nas estimativas dos estoques de C pela falta de conhecimento sobre sua variabilidade espacial devido à complexidade dos processos físicos, químicos e biológicos que influenciam o ciclo do referido elemento. As variações espaciais do C no solo estão relacionadas a fatores naturais e induzidos pelo homem e essas variações apresentam-se em diferentes escalas espaciais. Por tais motivos a presente pesquisa teve como objetivo avaliar a variabilidade espacial do C e de outros atributos físicos, químicos e biológicos do solo numa área de 100 ha destinada ao reflorestamento na região semi-árida do Rio Grande do Norte. Para tanto, foi estabelecida uma grade regular de 644 pontos amostrais espaçados de 40 m numa área localizada no município de Angicos (RN), pertencente à Universidade Federal Rural do SemiÁrido. Foram coletadas 1932 amostras de solo nas profundidades 0-0,1; 0,1-0,2; e 0,2-0,3 m para determinações de C, areia, silte, argila, pH, Na, P, Ca, Mg e K. Para determinar o C da biomassa microbiana (Cmic) foram utilizadas 156 amostras referentes à camada 0-0,1m. Com relação à densidade do solo (Ds) foram coletadas 246 amostras nas três profundidades mencionadas anteriormente. Adicionalmente, foram efetuados os seguintes cálculos: estoques de C, saturação por bases (V %), CTC (CTC(T)), saturação por Al (m) e soma de bases (SB). Os resultados foram submetidos à análise estatística descritiva clássica, seguida de análise geoestatística. O solo da área apresenta predominância de textura muito arenosa, baixa CTC e teores de C e Cmic; altos valores de Ds, acidez elevada e médios teores P e bases disponíveis. Estes resultados são comuns em solos de região semi-árida sob Caatinga em decorrência das condições climáticas desfavoráveis. Na análise descritiva a maioria dos atributos avaliados apresentou normalidade na sua distribuição. Os coeficientes de variação (CV) foram classificados como médios para a maioria dos atributos, a dependência espacial foi moderada com média geral dos alcances de 135 m. A maioria dos atributos ajustou-se ao modelo esférico. Na avaliação da eficiência dos modelos ajustados, tanto a validação interna como a externa apresentaram comportamentos semelhantes. A modelagem aplicada permitiu estimar o alcance e a magnitude das dependências espaciais. Por meio da krigagem foi efetuada a interpolação dos dados e gerados os mapas de variabilidade espacial para os atributos físicos, químicos e biológicos estudados. Os resultados obtidos nesta pesquisa ressaltam a importância do entendimento da variabilidade espacial do C e outras propriedades do solo, informações que servem como ponto de referência inicial (linha de base) e tem implicações importantes para futuras avaliações do impacto no sequestro de C e do potencial produtivo de Jatrofa na região semi-árida do Nordeste Brasileiro. / Soil is an important carbon (C) sink, since atmospheric CO2 concentrations can be attenuated by soil C sequestration. In this context, soils under semi-arid conditions are being evaluated as potential soil C sinks, mainly considering the process of rehabilitation of degraded areas. However, little information is available on the mechanisms associated with soil C sequestration. Moreover, there are uncertainties on soil C stocks estimates because of the lack of knowledge about its spatial variability due to the complexity of physical, chemical and biological processes that directly influence soil C cycle. Soil C spatial variability is associated with a series of natural and human-induced factors and those variations can be expressed in different spatial scales. Therefore, the main objective of the present study was to evaluate the spatial variability of C and soil physical, chemical and biological attributes in a 100 ha area destined to reforestation in the semi-arid region of Rio Grande do Norte (RN), Brazil. In order to do that, a regular grid (40 x 40 m) of 644 sampling points was defined in an area located in the city of Angicos (RN) that belongs to the Universidade Federal Rural do Semi-Árido. Samples from the 0-0,1; 0,1-0,2; e 0,2- 0,3 m soil layers were collected in each sampling point totalizing 1932 soil cores that were used for the following analyses: C, sand, silt, clay, pH, Na, P, Ca, Mg and K. For microbial biomass C, 156 samples were used from the 0-0,1 m soil depth. Samples for soil bulk density (total of 246 samples) were collected in the three mentioned soil layers. Additionally, the following calculations were performed: soil C stocks, base saturations, cation exchange capacity and aluminum saturation. The results were analyzed using classical descriptive statistics and geostatistics. The soil at the studied area is very sandy and presented low values of cation exchange capacity, C content and microbial biomass; high values of bulk density and soil acidity and medium values of P content and available bases. Those results are typical for soils under native vegetation at the semi-arid region due to unfavorable climatic conditions. From the descriptive analyses, the majority of the studied attributes presented normal distribution. The coefficients of variation (CV) for the majority of the studied attributes presented medium values; the spatial dependence was moderated with mean range value of 135 m. The majority of the attributes were fitted by the spherical model. Assessment of model adjustment efficiency was performed through internal and external validations and both presented similar trends. The application of modeling technique provides estimations of the range and the spatial dependence magnitude of the evaluated soil attributes. Using kriging techniques, analytical results were interpolated and maps were generated to show the spatial variability of the soil physical, chemical and biological properties. The results from the present study stressed the importance of adequately understand C and other soil properties spatial variability. Such information has important implications for future assessments of soil C sequestration and is useful for potential production of Jatropha in the semi-arid condition of the Brazilian northeast region.