Submitted by Inácio de Oliveira Lima Neto (inacio.neto@inpa.gov.br) on 2017-09-04T13:53:02Z No. of bitstreams: 2 DISSERTACAO_MESTRADO_V5 finalcandido._JSS.pdf: 3697741 bytes, checksum: 8450ce5bc9442a8952f8ea2cfe71d099 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-04T13:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTACAO_MESTRADO_V5 finalcandido._JSS.pdf: 3697741 bytes, checksum: 8450ce5bc9442a8952f8ea2cfe71d099 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-06-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The objective of this research was to investigate the influence of SST of the Pacific and Atlantic Oceans on the variability of water levels in the Amazon basin, evaluating the potential of the Spatial Altimetry data for long term hydroclimatic studies in the Amazon, in the monthly and annual scales between 2003 and 2015. For the validation of the altimetric series, we used quota data from the conventional network, considering the sub-basins of the Amazonas-Peru, Solimões, Negro, Madeira and Jutaí rivers. The anomalies of altimetric dimensions had high accuracy indices compared to those of the conventional network. Statistical analyzes were carried out between SST climate indexes and quota anomalies to identify patterns of variability between large-scale climatic conditions and river level fluctuation, considering a composition of altimetric data from the ENVISAT and Jason-2 missions. There were significant negative correlations with ATN during the peak of flood in the North (Negro) and West of the Amazon (Amazonas-Peru, Solimões-oeste and Jutaí). For the rivers of the western region, the correlations with ATN persist for more months. The Upper Rio Negro region presented negative correlation with the Pacific during the summer months in the HS, while the Central portion (Solimões) presented positive relations during the months of ebb (June / July). For the Upper Rio Madeira region the negative correlations with ATN are stronger than for the ATS. Subsequently, the characterization of the hydrological regime of regions with little or no monitoring - Rios Japurá, Purus, Medium Xingu and Tapajós with Altimetric data were performed. The correlation between coasts and SSTs of the adjacent oceans with these rivers revealed that the ATN influences during the Purus river ebb period (April to August). The Xingu medium presents a strong correlation between the level and the conditions of the three oceans, but the relations with the ATN during the year stand out in the period that precedes the peak of the ebb in August. Similar relationships were found in the Tapajós basin. In Japurá the correlations with SST anomalies are weaker due to high rainfall totals in the region. Based on the SST areas better correlated with the anomalies of quotas in these regions, a multiple linear regression model was developed for predicting the anomalies of the quota for the month in which the peak of flood occurred in 2016, presenting a linear adjustment with coefficient Of determination higher than 80% for the Japurá and Médio Xingu rivers. / O objetivo desta pesquisa foi investigar a influência da TSM dos oceanos Pacífico e Atlântico na variabilidade dos níveis de água na bacia Amazônica, avaliando o potencial dos dados de Altimetria Espacial para estudos hidroclimáticos a longo prazo na Amazônia, nas escalas mensal e anual entre 2003 e 2015. Para validação da série altimétrica foram utilizados dados de cota da rede convencional, considerando as sub-bacias dos rios Amazonas-Peru, Solimões, Negro, Madeira e Jutaí. As anomalias de cotas altimétricas apresentaram índices de acurácia elevados em relação às da rede convencional. Foram realizadas análises estatísticas entre os índices climáticos de TSM e as anomalias de cotas para identificar padrões de variabilidades entre as condições climáticas de grande escala e a flutuação dos níveis dos rios, considerando uma composição de dados altimétricos das missões ENVISAT e Jason-2. Verificou-se correlações negativas significativas com o ATN durante o pico de enchente no Norte (Negro) e Oeste da Amazônia (Amazonas-Peru, Solimões-oeste e Jutaí). Para os rios da região Oeste, as correlações com ATN persistem por mais meses. A região do Alto rio Negro apresentou correlação negativa com o Pacífico durante os meses de verão no HS, enquanto a porção Central (Solimões) apresenta relações positivas durante os meses de vazante (junho/julho). Para a região do Alto rio Madeira as correlações negativas com ATN são mais fortes que para o ATS. Posteriormente, foi realizada a caracterização do regime hidrológico das regiões em que há pouco ou nenhum monitoramento – Rios Japurá, Purus, Médio Xingu e Tapajós com dados Altimétricos. A correlação entre cotas e TSM dos oceanos adjacentes com esses rios revelou que o ATN influencia durante o período de vazante no rio Purus (abril até agosto). O médio Xingu apresenta forte correlação entre o nível e as condições dos três oceanos, porém as relações com o ATN ao longo do ano destacam-se no período que antecede o pico da vazante em agosto. Relações similares foram encontradas na bacia do Tapajós. No Japurá as correlações com as anomalias de TSM são mais fracas em virtude dos altos totais pluviométricos na região. Com base nas áreas de TSM mais bem correlacionadas com as anomalias de cotas nessas regiões foi desenvolvido um modelo de regressão linear múltipla para a previsão das anomalias de cota para o mês em que ocorreu o pico de enchente em 2016, apresentando um ajuste linear com coeficiente de determinação superior a 80% para o rio Japurá e Médio Xingu.

Durante a estação seca, é comum se observar um grande número de queimadas ocorrendo no Brasil. A fumaça proveniente da queima intensa é facilmente vista em imagens de satélite, principalmente na região de Cerrado e na Bacia Amazônica, e é responsável pela injeção de uma grande quantidade de partículas na atmosfera. Essas partículas de aerossol irão interagir diretamente com a radiação solar incidente, pelos processos de absorção e espalhamento, o que afetará a irradiância solar global incidente em superfície, a fração entre componente direto e difuso e a distribuição espectral. A modelagem precisa dessa interação ainda requer investigação científica. Nesse contexto, os resultados apresentados neste trabalho buscaram avaliar o desempenho de modelos ópticos para o aerossol de queimadas propostos por Rosário (2011) para a região da Reserva Biológica do Jaru (ou Rebio Jaru), Rondônia, durante a estação seca de 2007. Os modelos ópticos foram separados em intervalos de albedo simples, resultando em três grupos ou regimes: um mais absorvedor, um moderadamente absorvedor e um mais espalhador. Os dados simulados utilizando o código de transferência radiativa SBDART foram comparados com medidas feitas in situ na Rebio Jaru. Os dados foram obtidos entre os dias 24 de agosto e 31 de outubro de 2007. Foram analisados dados medidos por um Multifilter Rotating Shadowband Radiometer (MFRSR - canais de 670, 870 e 1036 nm e da irradiância solar total), por um sensor PAR (irradiância fotossinteticamente ativa) e dados de um pirânometro (irradiância solar total). A irradiância fotossinteticamente ativa compreende o intervalo entre 400 e 700 nm e corresponde à energia solar utilizada na fotossíntese realizada pelas plantas. Ela foi utilizada para avaliar o desempenho dos modelos propostos por Rosário (2011). Para esse intervalo espectral, o modelo óptico mais espalhador é o que melhor representou o período analisado. Estudos de caso foram feitos para avaliar o comportamento dos demais dados para dias com valores distintos da profundidade óptica do aerossol em 550nm. Os resultados obtidos pela análise das medidas feitas pelo MFRSR divergiram com relação ao do sensor PAR e do Piranômetro. As divergências observadas podem estar associadas à degradação instrumental. Sugere-se que sejam realizados estudos mais detalhados levando em consideração o conteúdo integrado de vapor dágua, entre outras variáveis meteorológicas, com a finalidade de definir um método eficiente para determinar o melhor modelo óptico para o aerossol de queimadas e para diferentes regiões da Bacia Amazônica, como efetuado por Rosário (2011) na região de Alta Floresta. / During the dry season biomass burning activities are frequent in Brazil. The smoke from these intense fires can easily be seen with satellite imaging, mostly in the centermost region of Brazil and the Amazon, and it is responsible for the input of large amounts of particles to the atmosphere. These aerosol particles interact directly with the incoming solar radiation, through absorption and scattering processes, which will affect the incoming global solar irradiation reaching the surface, the fraction between the direct and diffuse components and the spectral distribution. The accurate modeling of these interactions requires further scientific investigation. In this context, the present work evaluated the performance of biomass burning aerosol optical models proposed by Rosario (2011) for the southern Amazon, in the Jaru Biological Reserve, Rondônia, during the dry season of 2007. The proposed models were classified according to single scattering albedo intervals, and three distinct groups or regimes were identified: one for more absorbing particles, one for moderately absorbing particles and one for more scattering particles. Simulated data using the Radiative Transfer code SBDART were compared with in situ measurements performed at Rebio Jaru. The data were collected between August 24th and October 31st 2007. Data measured by a Multifilter Shadowband Rotating Radiometer (MFRSR - channels 670, 870 and 1036 nm and the total solar irradiance) from a PAR sensor (photosynthetically active radiation) and from a pyranometer (total solar irradiance) were included in the analysis. Photosynthetically active irradiance spectral interval spans between 400 and 700 nm, and corresponds to the solar energy used on the vegetation photosynthesis. This spectral region was chosen to evaluate the performance of the optical models. For this spectral interval, the more scattering optical model better represented the measured values. Case studies were conducted to evaluate the performance of the radiative transfer code and the optical models on days with distinct values of the aerosol optical depth at 550nm. The results showed that simulations for MFRSR channels diverged from the PAR sensor and the pyranometer. These divergences could be associated to instrumental degradation. It is suggested that further studies be conducted taking into account water vapor content variability, and other meteorological variables, in order to define an efficient method to determine the best optical model for the smoke aerosol and for different regions in the Amazon Basin, as performed by Rosario (2011) for Alta Floresta.

Durante a estação seca, é comum se observar um grande número de queimadas ocorrendo no Brasil. A fumaça proveniente da queima intensa é facilmente vista em imagens de satélite, principalmente na região de Cerrado e na Bacia Amazônica, e é responsável pela injeção de uma grande quantidade de partículas na atmosfera. Essas partículas de aerossol irão interagir diretamente com a radiação solar incidente, pelos processos de absorção e espalhamento, o que afetará a irradiância solar global incidente em superfície, a fração entre componente direto e difuso e a distribuição espectral. A modelagem precisa dessa interação ainda requer investigação científica. Nesse contexto, os resultados apresentados neste trabalho buscaram avaliar o desempenho de modelos ópticos para o aerossol de queimadas propostos por Rosário (2011) para a região da Reserva Biológica do Jaru (ou Rebio Jaru), Rondônia, durante a estação seca de 2007. Os modelos ópticos foram separados em intervalos de albedo simples, resultando em três grupos ou regimes: um mais absorvedor, um moderadamente absorvedor e um mais espalhador. Os dados simulados utilizando o código de transferência radiativa SBDART foram comparados com medidas feitas in situ na Rebio Jaru. Os dados foram obtidos entre os dias 24 de agosto e 31 de outubro de 2007. Foram analisados dados medidos por um Multifilter Rotating Shadowband Radiometer (MFRSR - canais de 670, 870 e 1036 nm e da irradiância solar total), por um sensor PAR (irradiância fotossinteticamente ativa) e dados de um pirânometro (irradiância solar total). A irradiância fotossinteticamente ativa compreende o intervalo entre 400 e 700 nm e corresponde à energia solar utilizada na fotossíntese realizada pelas plantas. Ela foi utilizada para avaliar o desempenho dos modelos propostos por Rosário (2011). Para esse intervalo espectral, o modelo óptico mais espalhador é o que melhor representou o período analisado. Estudos de caso foram feitos para avaliar o comportamento dos demais dados para dias com valores distintos da profundidade óptica do aerossol em 550nm. Os resultados obtidos pela análise das medidas feitas pelo MFRSR divergiram com relação ao do sensor PAR e do Piranômetro. As divergências observadas podem estar associadas à degradação instrumental. Sugere-se que sejam realizados estudos mais detalhados levando em consideração o conteúdo integrado de vapor dágua, entre outras variáveis meteorológicas, com a finalidade de definir um método eficiente para determinar o melhor modelo óptico para o aerossol de queimadas e para diferentes regiões da Bacia Amazônica, como efetuado por Rosário (2011) na região de Alta Floresta. / During the dry season biomass burning activities are frequent in Brazil. The smoke from these intense fires can easily be seen with satellite imaging, mostly in the centermost region of Brazil and the Amazon, and it is responsible for the input of large amounts of particles to the atmosphere. These aerosol particles interact directly with the incoming solar radiation, through absorption and scattering processes, which will affect the incoming global solar irradiation reaching the surface, the fraction between the direct and diffuse components and the spectral distribution. The accurate modeling of these interactions requires further scientific investigation. In this context, the present work evaluated the performance of biomass burning aerosol optical models proposed by Rosario (2011) for the southern Amazon, in the Jaru Biological Reserve, Rondônia, during the dry season of 2007. The proposed models were classified according to single scattering albedo intervals, and three distinct groups or regimes were identified: one for more absorbing particles, one for moderately absorbing particles and one for more scattering particles. Simulated data using the Radiative Transfer code SBDART were compared with in situ measurements performed at Rebio Jaru. The data were collected between August 24th and October 31st 2007. Data measured by a Multifilter Shadowband Rotating Radiometer (MFRSR - channels 670, 870 and 1036 nm and the total solar irradiance) from a PAR sensor (photosynthetically active radiation) and from a pyranometer (total solar irradiance) were included in the analysis. Photosynthetically active irradiance spectral interval spans between 400 and 700 nm, and corresponds to the solar energy used on the vegetation photosynthesis. This spectral region was chosen to evaluate the performance of the optical models. For this spectral interval, the more scattering optical model better represented the measured values. Case studies were conducted to evaluate the performance of the radiative transfer code and the optical models on days with distinct values of the aerosol optical depth at 550nm. The results showed that simulations for MFRSR channels diverged from the PAR sensor and the pyranometer. These divergences could be associated to instrumental degradation. It is suggested that further studies be conducted taking into account water vapor content variability, and other meteorological variables, in order to define an efficient method to determine the best optical model for the smoke aerosol and for different regions in the Amazon Basin, as performed by Rosario (2011) for Alta Floresta.