Recent emphasis on the prediction of temperature and concentration fields in the atmosphere has led to the investigation of accurate solution methods of the time-dependent conservation equations for mass, momentum, energy and species. Atmospheric radiation is the key component of this system. Therefore, atmospheric radiation models were developed in isolation from the climate models. The time-dependent multi-dimensional governing equations of atmospheric models must be solved in conjunction with the radiative transfer equation for accurate modeling of the atmosphere. In order to achieve this objective, a 1-D Radiative-Convective Model for Earth-Atmosphere System (RCM4EAS) was developed for clear and cloudy sky atmospheres. The radiative component of the code is Santa Barbara DISORT (Discrete Ordinate Radiative Transfer) Atmospheric Radiative Transfer (SBDART) integrated with exponential sum-fitting method as the radiative property estimation technique. The accuracy of SBDART was tested by comparing its predictions of radiative fluxes with those of Line-by-Line Radiative Transfer Model (LBLRTM) for 1-D longwave (3.33-100 &micro / m) clear sky atmosphere and a good agreement was obtained. A parametric study aiming at finding the optimum parameters to be used as input in SBDART regarding the wavelength increment and order of approximation was also carried out. Variable wavelength and eight streams were selected as optimum parameters for the accuracy and computational efficiency. The code was then coupled with a 1-D Radiative-Convective Model (RCM) to obtain the time dependent code, (RCM4EAS), which was applied to the investigation of the sensitivity of climate to changes in the CO2 concentration for clear and cloudy sky conditions. CO2 sensitivity analyses revealed that doubling the CO2 concentration in the earth&rsquo / s atmosphere from its present value (387 ppm) results in an increase in equilibrium surface temperature of 4.2 K in the clear sky atmosphere as opposed to 2.1 K in cloudy sky atmosphere with typical cloud physical parameters. It is worth noting that times required to reach equilibrium surface temperatures are approximately 2000 and 6000 days for clear and cloudy sky atmospheres, respectively and these temperature increases are calculated assuming that all the other parameters except CO2 concentration remain unchanged within these time periods. Therefore, it should be noted that these temperature increases reflect only the effect of CO2 doubling and excludes the effect of other forcings which might positively or negatively affect these temperature increases. Overall evaluation of the performance of the code developed in this thesis study indicates that it can be used with confidence in 1-D radiative-convective modeling of the earth-atmosphere systems.

Thesis (M.S.)--University of Wisconsin--Madison, 1962. / Typescript. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaf 21).

Thesis (M.S.)--Florida State University, 2006. / Advisor: Xiaolei Zou, Florida State University, College of Arts and Sciences, Dept. of Meteorology. Title and description from dissertation home page (viewed June 13, 2006). Document formatted into pages; containsxi, 65 pages. Includes bibliographical references.

Part I. (1) An elementary treatment of the motion of charged particles in a magnetic field is presented. The concept of guiding centre motion is introduced, and is used in outlining the theory of particle drifts. (2 ) The motion of charged particles in the geomagnetic field is discussed, and the concept of adiabatic invariance introduced. (3) Mc Iliwains coordinates for mapping the distribution of charged particles trapped in the geometric field are defined and briefly discussed. (4) A survey of present knowledge of the Van Allen radiation zones is made. Particular attention is given to the distribution, characteristics, and variability of the trapped radiation. (5) The Cape Town magnetic anomaly, the Brazil radiation anomaly and the South Atlantic radiation anomaly are discussed. The electrons entering the South Atlantic radiation anomaly are shown to be those monitored over Iowa by the US satellite Injun I. Part 11. (1) It is shown how the geomagnetic field can, at high altitudes and over relatively short distances, be approximated by the field of a monopole. A new method is developed which enables one to plot the energy absorbed from an electron (which moves in a monopole field in the atmosphere) against altitude, given the initial energy and pitch angle of the electron. Some numerical computations using this method are described, and the results discussed. These results are used, in conjunction with US satellite Injun I for the Iowa region, to estimate the energy inout to the atmosphere in the South Atlantic radiation anomaly. The main approximations and simplifying assumptions made in this treatment, are discussed. (2) Geophysical effects generally recognized to be connected with the precipitation of charged particles are discussed. In the course of this discussion the two main theories of the connection between the radiation zones and the auroras are examined. (3) A preliminary discussion, based on the work summarized in point (1) of detectable geophysical events associated with the precipitation of electrons into the South Atlantic radiation anomaly is given. It is concluded that auroral emission, X-ray bursts, and ionospheric ionization in the E region should be more frequent and pronounced in the South Atlantic radiation anomaly than in any other region of comparable invariant latitudes and that the effects of atmospheric heating by precipitated electrons should be detectable over the anomaly. (4) An assessment is made of the value of the method referred to in point (1). Suggestions for its modification and extension are put forward. It is suggested that if more extensive rocket and satellite data on the low energy component of the electron flux become available, this method can be employed in a rigorous theoretical investigation of the South Atlantic radiation anomaly. Summary, p. 98-100.

Este trabalho tem como foco o entendimento das propriedades ópticas do aerossol na Amazônia utilizando várias técnicas: sensoriamento remoto em solo, sensoriamento remoto por satélites e medidas in situ. Propriedades ópticas medidas continuamente ao longo de mais de 15 anos pela rede AERONET na Amazônia foram analisadas buscando compreender como os eventos anuais de queima de biomassa e as emissões urbanas de Manaus afetam as propriedades das partículas. Medidas de longo prazo do sensor MODIS utilizando o sistema Giovanni da NASA foram úteis para caracterizar o impacto da pluma urbana de Manaus nas propriedades de aerossol e nuvens na Amazônia Central. A partir de medições in situ realizadas nas várias estações amostradoras do experimento GoAmazon2014/5, analisou-se em detalhes propriedades de absorção e espalhamento de aerossol antes e depois do impacto da pluma urbana de Manaus. Foi observada uma alta variabilidade na profundidade óptica do aerossol (AOD) bem como em outras propriedades, tais como absorção, espalhamento e distribuição de tamanho. Valores muito elevados de AOD foram observados em todos os sítios durante a estação seca, em particular na região do arco do desflorestamento. Análises dos expoentes Ångström de espalhamento e absorção separam as diferentes componentes absorvedoras do aerossol, entre eles o carbono elementar (EC), carbono orgânico (OC), poeira mineral e partículas biogênicas. Uma análise da forçante radiativa no topo da atmosfera em conjunto com a Matriz Ångström auxiliou no entendimento do papel da componente orgânica de espalhamento (OC) e da componente de absorção (BC) no aerossol de queimadas e urbano na forçante radiativa. A região menos afetada por queimadas na Amazônia foi caracterizada pela presença de um aerossol altamente espalhador durante a estação seca, com valores de albedo de espalhamento simples (SSA) na faixa de 0,91-0,94. Por outro lado, constatou-se valores médios de 0,85 a 0,89 em regiões fortemente impactadas por queimadas. Através de medidas in situ e medidas obtidas a partir da rede AERONET, foi possível observar significativo impacto da pluma de Manaus vento abaixo da cidade, especialmente na componente de absorção. O efeito da absorção do aerossol urbano na forçante radiativa é significativo, indo de uma forçante no sítio da EMBRAPA, antes da pluma, de -24 W/m² para cerca de -18 W/m² em Manacapuru, com o efeito da pluma de Manaus. A partir da análise de 12 anos de medidas dos sensores MODIS e MISR, observou-se alterações nas propriedades de nuvens e na carga atmosférica de aerossol. Foram analisadas a AOD, a temperatura do topo da nuvem e o raio efeito de gotículas de nuvens. Ficou clara a presença de nuvens mais altas e com raio efetivo menor em regiões com maior carga de aerossol, vento abaixo de Manaus. / This work focuses on understanding the optical properties of aerosol in the Amazon, using various techniques: remote sensing from the ground, remote sensing from satellites and in situ measurements. Aerosol optical properties continuously measured over more than 15 years carried out by the AERONET network in the Amazon were analyzed seeking to understand how the annual biomass burning emissions and urban emissions of Manaus affect particle properties. Long-term measurements of MODIS using the Giovanni NASA system were useful to characterize the impact of the urban plume of Manaus in the properties of aerosol and clouds in the central Amazon. Based on in situ measurements in the various sampling sites of the GoAmazon2014/5 experiment, the absorption and scattering properties of aerosol before and after the impact of Manaus urban plume were analyzed in detail. It was observed a large spatial and temporal variability in the aerosol optical depth (AOD) as well as in various properties such as absorption and scattering coefficients and size distribution. Very high levels of AOD were observed at all sites during the dry season, particularly in the deforestation arc region. Analysis of scattering and absorption Ångström exponents helps to identify different absorber components of the aerosol, including elemental carbon (EC), organic carbon (OC), mineral dust and biogenic particles. An analysis of the radiative forcing at the top of the atmosphere together with the Ångström Matrix helps in understanding the role of the scattering organic component (OC) versus the absorption component (BC) in biomass burning and urban aerosol particles in the radiative forcing. The region least affected by fires in the Amazon was characterized by a highly scattering aerosol during the dry season with Single Scattering Albedo (SSA) values in the range of 0.91-0.94, while we found mean values of 0.85 to 0.89 in heavily affected biomass burning regions. Through in situ measurements and AERONET observations it was possible to measure the significant impact of Manaus plume downwind of the urban area, especially in the absorption component. The effect of absorption of urban aerosol in the radiative forcing is significant, with measurements at the EMBRAPA site, before the impact of the plume, at -24 W/m² going to -18 W/m² in Manacapuru that is effect of the Manaus plume. It was also analyzed the changes in the properties of clouds and atmospheric aerosol loading over the last 12 years of MODIS and MISR measurements. The analysis of AOD, cloud top temperature and the radius of cloud droplets show a clear signal of Manaus plume. It was observed clouds with smaller effective radius in regions with higher aerosol load, downwind of Manaus.

Medidas simultâneas dos sensores CERES (Clouds and the Earths radiant Energy System) e MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer), a bordo do satélite Terra, da NASA foram utilizadas para avaliar o impacto do desflorestamento no balanço radiativo em larga escala na Amazônia durante as estações secas de 2000 a 2009. Este impacto é decorrente da emissão de partículas de queimadas, mudanças nas características de superfície e na quantidade de vapor dágua na coluna atmosférica. A forçante radiativa direta de aerossóis de queimadas e a forçante radiativa de mudança de albedo de superfície, devida ao desflorestamento na Amazônia, foram calculadas a partir de duas diferentes metodologias. O primeiro método calcula a média da forçante para toda a estação seca, através da regressão da irradiância no topo da atmosfera (TOA) versus a profundidade óptica de aerossóis. O segundo método calcula a forçante diária a partir das irradiâncias medidas no TOA e da geometria de iluminação. Um código de transferência radiativa, em conjunto com o produto de funções de distribuição de refletância bidirecional (BRDF) do MODIS e medidas de propriedades ópticas de aerossóis de queimadas da rede AERONET, foram utilizados para expandir as forçantes radiativas instantâneas, calculadas no horário de passagem do satélite, em médias diárias. A média diária da forçante radiativa direta no TOA para o período estudado, foi de - 8,2 ± 2,1 W/m² e -5,2 ± 2,6 W/m², dependendo da metodologia utilizada. As distribuições espaciais da forçante radiativa direta de aerossóis sobre a região amazônica mostram que, para altas concentrações de aerossóis, a média diária da forçante radiativa no TOA pode alcançar até -30 W/m². Observamos também que a refletância da superfície influencia fortemente o efeito radiativo direto de aerossóis. O impacto dos aerossóis sobre diferentes tipos de superfície foi analisado, indicando que a forçante radiativa é sistematicamente mais negativa sobre floresta do que sobre cerrado. A média anual da forçante radiativa de mudança de albedo de superfície devida ao desflorestamento em Rondônia foi determinada, a partir das duas diferentes metodologias, em -7,4 ± 0,9 W/m² e -8,1 ± 1,0 W/m², respectivamente. As partículas de queimadas impactam o balanço radiativo por aproximadamente 2 a 3 meses por ano, enquanto o impacto do albedo de superfície pode ser observado ao longo de todo o ano. Esta diferença, devida à sazonalidade da estação de queimadas, indica que a média anual do impacto da mudança de albedo de superfície sobre o balanço radiativo amazônico é muito maior do que o impacto anual dos aerossóis de queimadas. A influência do desmatamento na quantidade de vapor dágua atmosférico e seu impacto no balanço radiativo foi analisada a partir de medidas de vapor dágua integrado na coluna atmosférica obtidas pelos radiômetros solares da AERONET. Estas medidas mostram que a quantidade de vapor dágua integrado na coluna atmosférica é 0,35 cm (cerca de 10% do total) menor sobre áreas desmatadas do que sobre áreas de florestas preservadas. O efeito desta redução na quantidade de vapor dágua atmosférico contribui para aumentar o fluxo radiativo de ondas curtas ascendente no TOA. Os altos valores de forçante obtidos neste trabalho indicam que o desflorestamento pode ter forte implicação para a convecção, desenvolvimento de nuvens e para a razão entre radiação direta e difusa. / Simultaneous CERES (Clouds and the Earth\'s Radiant Energy System) and MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer) sensors retrievals were used to calculate the changes in radiation fluxes resulting from deforestation in the Amazon during the peak of the biomass burning seasons from 2000 to 2009. The energy balance of the region is modified by the emission of biomass burning aerosols, changes in surface properties and in the atmospheric water vapor column. The direct radiative forcing (RF) of biomass burning aerosols and the RF due to surface albedo changes, triggered by deforestation in the Amazonia, were calculated using two different methodologies. The first method calculates the average forcing for the whole dry season using a regression of fluxes in the top of the atmosphere (TOA) versus the aerosol optical depth. The second method calculates the daily forcing from the irradiances at the TOA and the illumination geometry. MODIS\'s bidirectional reflectance distribution functions (BRDF) product and biomass burning aerosol properties retrieved by AERONET were used in a radiative transfer code, to expand the instantaneous radiative forcing values, obtained during the satellite overpass, into 24-hour RF average. The mean direct RF of aerosols at the TOA during the biomass burning season for the 10-year period was -8.2 ± 2.1 W/m² and -5.2 ± 2.6 W/m², depending on the two methodologies applied. The spatial distributions of the direct radiative forcing of aerosols over the Amazon Basin show that for high concentrations of aerosols, the daily average of the RF at the TOA can reach up to -30 W/m². The surface reflectance strongly influences the direct RF of aerosols. The impact of aerosols over different surface types was analyzed, indicating that the RF is systematically more negative over forest than over cerrado areas. The mean annual land use change RF, due to deforestation, in Rondonia was determined as -7.4 ± 0.9 W/m² and -8.1 ± 1.0 W/m², using the two different methodologies. Biomass burning aerosols impact the radiative budget for approximately 2-3 months per year, whereas the surface albedo impact is observed throughout the year. Because of this difference, the estimated impact in the Amazonian annual radiative budget due to surface albedo change is much higher than the annual impact due to aerosol emissions. The influence of deforestation in the atmospheric water vapor content, and its impact in the radiative budget, was assessed using water vapor column measurements obtained by AERONET sunphotometers. It was observed that the column water vapor is on average smaller by about 0.35 cm (around 10% of the total column water vapor) over deforested areas compared to forested areas. The effect of reducing atmospheric water vapor column contributes to an increase in the upward shortwave radiative flux at the TOA. The large radiative forcing values obtained in this work indicate that deforestation have strong implications on convection, cloud development and the ratio of direct and diffuse radiation, which impacts the carbon uptake by the forest, therefore, changing the photosynthetic rate.

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Medidas simultâneas dos sensores CERES (Clouds and the Earths radiant Energy System) e MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer), a bordo do satélite Terra, da NASA foram utilizadas para avaliar o impacto do desflorestamento no balanço radiativo em larga escala na Amazônia durante as estações secas de 2000 a 2009. Este impacto é decorrente da emissão de partículas de queimadas, mudanças nas características de superfície e na quantidade de vapor dágua na coluna atmosférica. A forçante radiativa direta de aerossóis de queimadas e a forçante radiativa de mudança de albedo de superfície, devida ao desflorestamento na Amazônia, foram calculadas a partir de duas diferentes metodologias. O primeiro método calcula a média da forçante para toda a estação seca, através da regressão da irradiância no topo da atmosfera (TOA) versus a profundidade óptica de aerossóis. O segundo método calcula a forçante diária a partir das irradiâncias medidas no TOA e da geometria de iluminação. Um código de transferência radiativa, em conjunto com o produto de funções de distribuição de refletância bidirecional (BRDF) do MODIS e medidas de propriedades ópticas de aerossóis de queimadas da rede AERONET, foram utilizados para expandir as forçantes radiativas instantâneas, calculadas no horário de passagem do satélite, em médias diárias. A média diária da forçante radiativa direta no TOA para o período estudado, foi de - 8,2 ± 2,1 W/m² e -5,2 ± 2,6 W/m², dependendo da metodologia utilizada. As distribuições espaciais da forçante radiativa direta de aerossóis sobre a região amazônica mostram que, para altas concentrações de aerossóis, a média diária da forçante radiativa no TOA pode alcançar até -30 W/m². Observamos também que a refletância da superfície influencia fortemente o efeito radiativo direto de aerossóis. O impacto dos aerossóis sobre diferentes tipos de superfície foi analisado, indicando que a forçante radiativa é sistematicamente mais negativa sobre floresta do que sobre cerrado. A média anual da forçante radiativa de mudança de albedo de superfície devida ao desflorestamento em Rondônia foi determinada, a partir das duas diferentes metodologias, em -7,4 ± 0,9 W/m² e -8,1 ± 1,0 W/m², respectivamente. As partículas de queimadas impactam o balanço radiativo por aproximadamente 2 a 3 meses por ano, enquanto o impacto do albedo de superfície pode ser observado ao longo de todo o ano. Esta diferença, devida à sazonalidade da estação de queimadas, indica que a média anual do impacto da mudança de albedo de superfície sobre o balanço radiativo amazônico é muito maior do que o impacto anual dos aerossóis de queimadas. A influência do desmatamento na quantidade de vapor dágua atmosférico e seu impacto no balanço radiativo foi analisada a partir de medidas de vapor dágua integrado na coluna atmosférica obtidas pelos radiômetros solares da AERONET. Estas medidas mostram que a quantidade de vapor dágua integrado na coluna atmosférica é 0,35 cm (cerca de 10% do total) menor sobre áreas desmatadas do que sobre áreas de florestas preservadas. O efeito desta redução na quantidade de vapor dágua atmosférico contribui para aumentar o fluxo radiativo de ondas curtas ascendente no TOA. Os altos valores de forçante obtidos neste trabalho indicam que o desflorestamento pode ter forte implicação para a convecção, desenvolvimento de nuvens e para a razão entre radiação direta e difusa. / Simultaneous CERES (Clouds and the Earth\'s Radiant Energy System) and MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer) sensors retrievals were used to calculate the changes in radiation fluxes resulting from deforestation in the Amazon during the peak of the biomass burning seasons from 2000 to 2009. The energy balance of the region is modified by the emission of biomass burning aerosols, changes in surface properties and in the atmospheric water vapor column. The direct radiative forcing (RF) of biomass burning aerosols and the RF due to surface albedo changes, triggered by deforestation in the Amazonia, were calculated using two different methodologies. The first method calculates the average forcing for the whole dry season using a regression of fluxes in the top of the atmosphere (TOA) versus the aerosol optical depth. The second method calculates the daily forcing from the irradiances at the TOA and the illumination geometry. MODIS\'s bidirectional reflectance distribution functions (BRDF) product and biomass burning aerosol properties retrieved by AERONET were used in a radiative transfer code, to expand the instantaneous radiative forcing values, obtained during the satellite overpass, into 24-hour RF average. The mean direct RF of aerosols at the TOA during the biomass burning season for the 10-year period was -8.2 ± 2.1 W/m² and -5.2 ± 2.6 W/m², depending on the two methodologies applied. The spatial distributions of the direct radiative forcing of aerosols over the Amazon Basin show that for high concentrations of aerosols, the daily average of the RF at the TOA can reach up to -30 W/m². The surface reflectance strongly influences the direct RF of aerosols. The impact of aerosols over different surface types was analyzed, indicating that the RF is systematically more negative over forest than over cerrado areas. The mean annual land use change RF, due to deforestation, in Rondonia was determined as -7.4 ± 0.9 W/m² and -8.1 ± 1.0 W/m², using the two different methodologies. Biomass burning aerosols impact the radiative budget for approximately 2-3 months per year, whereas the surface albedo impact is observed throughout the year. Because of this difference, the estimated impact in the Amazonian annual radiative budget due to surface albedo change is much higher than the annual impact due to aerosol emissions. The influence of deforestation in the atmospheric water vapor content, and its impact in the radiative budget, was assessed using water vapor column measurements obtained by AERONET sunphotometers. It was observed that the column water vapor is on average smaller by about 0.35 cm (around 10% of the total column water vapor) over deforested areas compared to forested areas. The effect of reducing atmospheric water vapor column contributes to an increase in the upward shortwave radiative flux at the TOA. The large radiative forcing values obtained in this work indicate that deforestation have strong implications on convection, cloud development and the ratio of direct and diffuse radiation, which impacts the carbon uptake by the forest, therefore, changing the photosynthetic rate.

Este trabalho tem como foco o entendimento das propriedades ópticas do aerossol na Amazônia utilizando várias técnicas: sensoriamento remoto em solo, sensoriamento remoto por satélites e medidas in situ. Propriedades ópticas medidas continuamente ao longo de mais de 15 anos pela rede AERONET na Amazônia foram analisadas buscando compreender como os eventos anuais de queima de biomassa e as emissões urbanas de Manaus afetam as propriedades das partículas. Medidas de longo prazo do sensor MODIS utilizando o sistema Giovanni da NASA foram úteis para caracterizar o impacto da pluma urbana de Manaus nas propriedades de aerossol e nuvens na Amazônia Central. A partir de medições in situ realizadas nas várias estações amostradoras do experimento GoAmazon2014/5, analisou-se em detalhes propriedades de absorção e espalhamento de aerossol antes e depois do impacto da pluma urbana de Manaus. Foi observada uma alta variabilidade na profundidade óptica do aerossol (AOD) bem como em outras propriedades, tais como absorção, espalhamento e distribuição de tamanho. Valores muito elevados de AOD foram observados em todos os sítios durante a estação seca, em particular na região do arco do desflorestamento. Análises dos expoentes Ångström de espalhamento e absorção separam as diferentes componentes absorvedoras do aerossol, entre eles o carbono elementar (EC), carbono orgânico (OC), poeira mineral e partículas biogênicas. Uma análise da forçante radiativa no topo da atmosfera em conjunto com a Matriz Ångström auxiliou no entendimento do papel da componente orgânica de espalhamento (OC) e da componente de absorção (BC) no aerossol de queimadas e urbano na forçante radiativa. A região menos afetada por queimadas na Amazônia foi caracterizada pela presença de um aerossol altamente espalhador durante a estação seca, com valores de albedo de espalhamento simples (SSA) na faixa de 0,91-0,94. Por outro lado, constatou-se valores médios de 0,85 a 0,89 em regiões fortemente impactadas por queimadas. Através de medidas in situ e medidas obtidas a partir da rede AERONET, foi possível observar significativo impacto da pluma de Manaus vento abaixo da cidade, especialmente na componente de absorção. O efeito da absorção do aerossol urbano na forçante radiativa é significativo, indo de uma forçante no sítio da EMBRAPA, antes da pluma, de -24 W/m² para cerca de -18 W/m² em Manacapuru, com o efeito da pluma de Manaus. A partir da análise de 12 anos de medidas dos sensores MODIS e MISR, observou-se alterações nas propriedades de nuvens e na carga atmosférica de aerossol. Foram analisadas a AOD, a temperatura do topo da nuvem e o raio efeito de gotículas de nuvens. Ficou clara a presença de nuvens mais altas e com raio efetivo menor em regiões com maior carga de aerossol, vento abaixo de Manaus. / This work focuses on understanding the optical properties of aerosol in the Amazon, using various techniques: remote sensing from the ground, remote sensing from satellites and in situ measurements. Aerosol optical properties continuously measured over more than 15 years carried out by the AERONET network in the Amazon were analyzed seeking to understand how the annual biomass burning emissions and urban emissions of Manaus affect particle properties. Long-term measurements of MODIS using the Giovanni NASA system were useful to characterize the impact of the urban plume of Manaus in the properties of aerosol and clouds in the central Amazon. Based on in situ measurements in the various sampling sites of the GoAmazon2014/5 experiment, the absorption and scattering properties of aerosol before and after the impact of Manaus urban plume were analyzed in detail. It was observed a large spatial and temporal variability in the aerosol optical depth (AOD) as well as in various properties such as absorption and scattering coefficients and size distribution. Very high levels of AOD were observed at all sites during the dry season, particularly in the deforestation arc region. Analysis of scattering and absorption Ångström exponents helps to identify different absorber components of the aerosol, including elemental carbon (EC), organic carbon (OC), mineral dust and biogenic particles. An analysis of the radiative forcing at the top of the atmosphere together with the Ångström Matrix helps in understanding the role of the scattering organic component (OC) versus the absorption component (BC) in biomass burning and urban aerosol particles in the radiative forcing. The region least affected by fires in the Amazon was characterized by a highly scattering aerosol during the dry season with Single Scattering Albedo (SSA) values in the range of 0.91-0.94, while we found mean values of 0.85 to 0.89 in heavily affected biomass burning regions. Through in situ measurements and AERONET observations it was possible to measure the significant impact of Manaus plume downwind of the urban area, especially in the absorption component. The effect of absorption of urban aerosol in the radiative forcing is significant, with measurements at the EMBRAPA site, before the impact of the plume, at -24 W/m² going to -18 W/m² in Manacapuru that is effect of the Manaus plume. It was also analyzed the changes in the properties of clouds and atmospheric aerosol loading over the last 12 years of MODIS and MISR measurements. The analysis of AOD, cloud top temperature and the radius of cloud droplets show a clear signal of Manaus plume. It was observed clouds with smaller effective radius in regions with higher aerosol load, downwind of Manaus.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-10-18T12:35:22Z No. of bitstreams: 1 Pedro Rogerio Giongo.pdf: 8561416 bytes, checksum: 9518df2b8c5f4fdab4d53cd51d03d547 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-18T12:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedro Rogerio Giongo.pdf: 8561416 bytes, checksum: 9518df2b8c5f4fdab4d53cd51d03d547 (MD5) Previous issue date: 2008-01-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The remote sensing is a tool that has enabled major advances in studies of agrometeorology and application to areas with different types of coverage, can be used to estimate the radiation balance and its applications. Therefore this study aimed to estimate the balance of radiation to the surface, from the sensor data Thematic Mapper (TM) satellite LANDSAT 5, with the use of the algorithm SEBAL. The estimate data were compared with data from two stations in agrometeorological: one in the cerrado region, and another in sugar cane. In the study area, located in the municipality of Santa Rita do Passa Quatro - SP, Brazil. To carry out the study were obtained six orbital images from the satellite Landsat 5 TM sensors in orbit 220 in section 75, the dates of 22/02, 11/04, 29/05, 01/08, 17/08 and 21/11 all in the year 2005, the matching DJ of 53, 101, 149, 213, 229 and 325, respectively. We performed the geometric correction for images, then were generated the letters of albedo, the Normalised Difference Vegetation Index (NDVI), Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI), leaf area Index (LAI), surface temperature (Ts), Long Wave Radiation of Issued and Balance of Radiation (Rn). The estimated values of Rn showed correlations r of 0,994 and 0,984 with data from the stations inthe area sugar cane and cerrado, respectively. It concludes that the proposed methodology of the algorithm SEBAL for estimation of Rn for the two areas, values achieved very consistent and satisfactory for this application. / O sensoriamento remoto é uma ferramenta que tem possibilitado grandes avanços a estudos da agrometeorologia, bem como aplicação a superfícies com diferentes tipos de cobertura, podendo ser utilizado para estimativas do saldo de radiação e suas aplicações. Assim este trabalho objetivou estimar o Balanço de Radiação à Superfície, a partir de dados do sensor Thematic Mapper (TM) do satélite LANDSAT 5, com a utilização do algoritmo SEBAL. Os dados estimados foram comparados com dados de duas estações agrometeorológicas em superfície: uma em região de Cerrado, e outra em Cana-de-Açúcar. A região de estudo fica localizada no município de Santa Rita do Passa Quatro – SP, Brasil. Para a realização do estudo foram obtidas seis imagens orbitais do satélite Landsat 5 sensores TM, na órbita 220 e ponto 75, nas datas de 22/02, 11/04, 29/05, 01/08, 17/08 e 21/11 todas do ano de 2005, a que correspondem aos DJ de 53, 101, 149, 213, 229 e 325, respectivamente. Foram realizadas as correções geométricas para as imagens, em seguida foram geradas as cartas de albedo, Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (NDVI), Índice de Vegetação Ajustado ao Solo (SAVI), Índice de Área Foliar (IAF), Temperatura de superfície (Ts), Radiação de OndaLonga Emitida e Saldo de Radiação (Rn). Os valores do Rn estimados apresentaram correlações de r iguais a 0,994 e 0,984 com os dados de superfície das estações da Cana-de-açúcar e Cerrado, respectivamente. Conclui-se que a metodologia proposta do algoritmo SEBAL, para estimativa de Rn para as duas áreas, alcançou valores muito consistentes e satisfatórios para essa aplicação.