Made available in DSpace on 2016-04-28T14:16:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amancio Rogerio Eusebio Cardozo.pdf: 1011249 bytes, checksum: f838cd3d84a39246cee09771d0ecb7e0 (MD5) Previous issue date: 2011-05-18 / The institutionalization of the Center for Weather Forecasting and Climate Studies - CPTEC / INPE is the object of this dissertation. Through analysis of official documents and technical reports sought to describe the trajectory of this institution on two occasions: when the implementation of meteorology at INPE, the treatment given by the institute to this area of knowledge and the transformations undergone by the sector. In a second time when there was a reorganization of meteorology at INPE, culminating with the creation of CPTEC and what is specific to him, as products of the Centre and the techniques used by him. We considered the hypothesis that the CPTEC / INPE is an institution of national and international benchmark that brought significant contributions to the history of meteorology and climatology in Brazil, through research, development projects and the use of new technologies. The relevance of this study is to document historically the center of this trajectory, even contributed significantly to the development of technical and scientific meteorology and climatology Brazilian material is still available about its history / A institucionalização do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos - CPTEC/INPE é o objeto dessa dissertação. Por meio da análise de documentos oficiais e relatórios técnicos procurou-se descrever a trajetória dessa Instituição em dois momentos: quando da implantação da meteorologia no INPE, o tratamento dado por este Instituto a essa area do conhecimento e as transformações sofridas pelo setor. Num segundo momento quando houve a reorganização da meteorologia no INPE, culminando com a criação do CPTEC e o que é específico a ele, como os produtos do Centro e as técnicas por ele utilizadas. Considerou-se como hipótese que o CPTEC/INPE é uma Instituição de referência nacional e internacional que trouxe significativas contribuições para a história da meteorologia e da climatologia no Brasil, através de pesquisas, do desenvolvimento de projetos e da utilização de novas tecnologias. A relevância deste trabalho consiste em documentar historicamente a trajetória desse Centro que, mesmo contribuindo de forma significativa para o desenvolvimento técnico-cientifico da meteorologia e climatologia brasileiras não há material disponível sobre sua história

As condições climáticas de determinada região são de importância estratégica para o planejamento agrícola. No entanto, é comum localidades distantes de alguma estação meteorológica. O presente mestrado teve o intuito de propor um modelo para estimar valores de temperatura média diária e precipitação diária em localidades sem informação meteorológica. Os dados climáticos foram obtidos do Instituto Nacional de Meteorologia Agrícola (INMET) e da Agência Nacional de Águas (ANA). Estimaram-se equações para dados diários através da regressão linear múltiplas entre as variáveis temperatura média (Tm) versus altitude, latitude e longitude, desvio padrão da temperatura (T) versus altitude, latitude e longitude, precipitação média (Pm) versus altitude, latitude e longitude, Precipitação mínima (Pmin) versus altitude, latitude e longitude, precipitação máxima (Pmáx) versus altitude, latitude e longitude, desvio padrão da chuva (P) versus altitude, latitude e longitude, probabilidade de não chover (P) versus altitude, latitude e longitude, correlação da temperatura T) e precipitação P) com o dia anterior versus altitude, latitude e longitude para cada dia do ano e verificou-se a significância a 5% de probabilidade. Dessa forma, qualquer localidade passou a ter os parâmetros necessários para a gerar séries sintéticas, assumindo o processo multivariado contínuo. Para a criação da série sintética de temperatura usou-se Tm, T, T, os parâmetros usados na criação da série de precipitação foram Pmin, Pmáx, Pm, P e P. Foram geradas séries de 100 anos em 507 localidades para Temperatura média diária e mensal, além de Precipitação média diária e mensal. A capacidade de armazenamento de água (CAD) foi estimada em todas as localidades através de modelos de pedotransferência. Os teores de argila, silte, areia e matéria orgânica do solo usados na pedotransferência foram obtidos do levantamento de solo RADAM e interpolados através da geoestatística. Em todas as localidades foi feito o balanço hídrico pelo método de Tornthwaite com os respectivos valores estimados de temperatura e precipitação, além da CAD específica da localidade. A validação do modelo gerador de séries sintéticas foi feita utilizando índices de correlação entre valores observados e estimados. Usou-se a ERP (erro relativo padrão), o coeficiente de correlação linear (r2), o índice de concordância (d) e o produto entre o coeficiente de correlação e o índice de concordância, chamado de índice de confiança (c). Obteve-se índices de confiança baixos para a estimativa de temperatura média diária e muito baixos para a precipitação média diária. No entanto, o modelo teve bom desempenho para dados mensais, obtendo índices boa correlação linear e concordância para temperatura e precipitação. / The climatic conditions of any region could be of the extreme importance to the strategic analysis of agricultural planning. However, it\'s common fields that are far away from any meteorological station. This mastership proposes a model to estimate values of daily temperature and rainfall. The climatic data was collected from National Meteorological Agriculture Institute (INMET) and from National Water Agency (ANA). The equation made with linear multiple regression for daily data among the parameters average of temperature (Tm) versus altitude, latitude and longitude, standard deviation of temperature (T) versus altitude, latitude and longitude, average of rainfall (Pm) versus altitude, latitude and longitude, minimal rainfall (Pmin) versus altitude, latitude and longitude, maximum rainfall (Pmáx) versus altitude, latitude and longitude, standard deviation of rain (P) versus altitude, latitude and longitude, probability of not rain (P) versus altitude, latitude and longitude, correlation of temperature (T) and precipitation (P) between two consecutive days versus altitude, latitude and longitude. The analysis of significance was done with 5% of probability. Any location could obtain the parameters to generate synthetic series, using a multivariated continuous process. It was used Tm, T, T to create the synthetic series of temperature, the parameters used to create de synthetic series of rainfall were Pmin, Pmáx, Pm, P e P. 100 synthetic series were created in 507 locations for daily and monthly temperature and rainfall. The soil water capacity was estimated for all locations using a pedotransfer model. The percentage of clay, silt, sand and organic matter were obtained on the Soil Survey RADAM and interpolated by geoestatiscal analysis. All locations had the water balance done by Thornthwaite method with its respective estimated value of temperature and rainfall, using the specific soil water capacity of the location. The model validation of synthetic series generator was done using correlations index between observed and estimated values. Was used the relative pattern error (ERP), linear correlation (r2), concordance index (d) and the product of the last both index called reliable index (c). The reliable index obtained for daily temperature and rainfall was very low. However, the model had a good efficiency for monthly temperature and rainfall.

A cultura da cana-de-açúcar é submetida durante o seu desenvolvimento a diferentes condições ambientais e de manejo sendo a maturação afetada diretamente por estas condições. Destas condições, surge a necessidade de se quantificar as respostas da cultura aos diferentes estímulos para fins de planejamento. Modelos de previsão da qualidade da matéria-prima tornamse ferramentas importantes na lavoura canavieira, em especial a previsão da curva de acúmulo de sacarose nos colmos, objetivando suprir estimativas de rendimento ao longo da safra, visando à caracterização das alternativas de manejo, aumentando a eficácia das decisões gerenciais e estratégicas. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver modelos empíricos capazes de obter estimativas de ATR - Açúcar Total Recuperável nas variedades RB 72 454, RB 85 5156, RB 85 5536, SP 81-3250 e SP 80-1842 ao longo da safra, utilizando dados referentes aos fatores de produção, gerando uma ferramenta que auxilie a tomada de decisão e o planejamento estratégico; medir a variação espaço-temporal do IAF - índice de área foliar e o ATR das variedades RB 85 5156 e SP 80-3280 ao longo de um ciclo para calibração do modelo, simulando os demais; confirmar e relacionar a influência do armazenamento disponível, queda sazonal da temperatura do ar (graus-dia negativos) e quantidade de carboidratos assimilados na maturação da cana-deaçúcar além de otimizar o planejamento agrícola utilizando a Pesquisa Operacional. Foram analisados os dados da Usina Costa Pinto/COSAN, localizada no município de Piracicaba – SP, dos anos safras 1998/1999, 1999/2000, 2000/2001, 2001/2002 e 2002/2003 considerando a maturação, idade do canavial, solos, variedades, florescimento, aplicação de maturadores e manejo, utilizando-se de modelos estatísticos de estimativa da maturação e planejamento agrícola otimizado na safra 2003/2004. Todos os modelos de previsão para cana-soca mostraram-se significativos sendo uma ótima ferramenta de auxílio para o planejamento agrícola otimizado. O planejamento do corte otimizado promoveu uma distribuição homogênea da matéria-prima para a indústria ao longo dos meses de safra, obtendo o máximo lucro possível com os recursos considerados. / Sugarcane grows under different weather and handling conditions that directly affect crop maturation. These conditions cause the requirement of quantifying the responses of the culture to the different stimuli for planning purposes. Forecast models for the quality of raw material are important tools in the sugarcane farming, in especial the forecast curve of sucrose accumulation in the stems. These models aim to supply yield estimates along the culture cycle, seeking the characterization of handling alternatives and increasing the efficacy of management and strategic decisions. The objectives of this work were to develop empiric models capable to obtain estimates of TRS - Total Recoverable Sugar in the varieties RB 72 454, RB 85 5156, RB 85 5536, SP 81-3250 and SP 80-1842 along the crop cycle, by using referring data to the production factors, generating a tool that helps the outlet decision and the strategic planning; to measure the space-temporary variation of LAI - leaf area index and TRS of the varieties RB 85 5156 and SP 80-3280 along a cycle for calibration of the model, simulating the others; confirm and relate the influence of available soil water storage, seasonal decreasing of air temperature (negative degreedays) and amount of carbohydrates assimilated in the maturation of sugarcane, besides optimizing the agricultural planning using the Operational Research. The Costa Pinto/COSAN sugar-mill (Piracicaba – SP) database was analyzed considering the maturation, age of the culture, soils, varieties, flowering, ripeners and handling for the years crops 1998/1999, 1999/2000, 2000/2001, 2001/2002 and 2002/2003, utilizing statistical test models of maturation estimate and agricultural planning optimized in the crop 2003/2004. All the forecast models for ratoon were significant as an excellent tool for help the optimized agricultural planning. The planning of optimized cutting promoted a homogeneous distribution of raw material for industry along the months of crop, obtaining the maximum possible profit with the considered resources.

A agricultura irrigada, como toda atividade antrópica, interfere no ambiente de diferentes modos: (i) a montante com as barragens, canais e linhas de transmissão; (ii) a jusante pela quantidade e qualidade da água liberada que afeta a todos os usuários, do ser humano à flora e fauna; e (iii) no perímetro irrigado com o uso intensivo de agroquímicos, e processos de escorrimento superficial e erosão. Por tudo isto o licenciamento ambiental da agricultura irrigada é obrigatória e definida por lei, e envolve o processo de outorga de uso de água e o licenciamento ambiental propriamente dito. O presente trabalho tem como objetivo avaliar os critérios adotados referentes aos processos de licenciamento ambiental dos projetos de irrigação, com ênfase nos processos de outorga segundo as normas estabelecidas pela ANA, e nos estados de São Paulo, Goiás, e Minas Gerais. A análise das informações mostra divergências entre os processos, com falta de parâmetros e critérios definidos em nível nacional e falta de informações básicas para muitas regiões. Conclui-se que a agricultura irrigada pelo seu caráter de atividade intensiva é impactante ao meio, não apenas pelo consumo de água e resíduos de agroquímicos, mas também pela geração de empregos, alimentos e como potencial filtro de água. Como atividade impactante é preciso ser licenciada para poder ser gerida e o recurso água poder estar disponível em quantidade e qualidade a todos os seus usuários. Para que o licenciamento seja justo, ele precisa ter critérios e parâmetros claros, definidos e uniformes para todo o território nacional. Para que estes parâmetros possam ser definidos, é fundamental que as informações necessárias à sua obtenção, existam e estejam gratuitamente disponíveis. Aos legisladores cabe fundamentar junto a comunidade científica os parâmetros a serem definidos no processo de licenciamento, de modo que possam apresentar equilíbrio entre os seus fundamentos, evitando distorções, mas preservando ao objetivo maior que é o da sustentabilidade ambiental. O processo de licenciamento ambiental de São Paulo e Minas, mostram-se como um modelo, embora com pontos de melhorias, às demais unidades da federação, face a sua simplicidade sem omissão, a sua coerência entre a área de recurso hídrico e a área ambiental, sem perder contudo, a sua independência na tomada de decisão. Este processo só é possível nestes estados pelo volume de informações disponíveis. Linhas de financiamento específicas para manutenção, reforma e implantação de barramentos contribuiriam muito para o aumento da disponibilidade hídrica na maioria das bacias hidrográficas pelo sua característica reguladora de vazão e de abastecedora de aqüíferos pelo maior tempo de infiltração. / Irrigated agriculture, as any human activity, interfere in the environment in several ways: (I) upstream through dams, channels and electric main lines; (ii) downstream with the amount and quality of remaining water that affects all users, from humans to flora and fauna; and (iii) at irrigated perimeter by intensive use of agrichemicals and run of and erosion processes. Because of this, environment licensing for irrigated crop is an obligation defined by law, and involve water use licensing and environment licensing itself. Present job has the objective to analyze the criteria adopted by the licensing processes for irrigated agriculture, emphasizing those points related to water use right, according to the rules established by ANA , and the states of Goiás, Minas Gerais and São Paulo. Information analysis had shown discrepancies among the processes, with an absence of parameters and criteria defined for national level and lack of basic information in several regions. It was concluded that irrigated agriculture as an intensive activity is environmental impacting, not only for water consumption and chemical residues, but also for creating job positions, food production and potential water filter. As in impacting activity should be licensed, to be managed and water resource be available in amount and quality for all communities downstream. To be fair, licensing must have clear and defined parameters and criteria for all country. For those parameters to be defined, it is fundamental that basic information to obtain them exist and is available for free. Legislators should fundament their parameters in close to the scientific community, and so define criteria?s in a balance to avoid distortions, but preserving main target which is environmental sustainability. The environmental licensing process of São Paulo and Minas, are shown as a model, beside improvement points, to the rest of the states, face to it simplicity with no omission, coherence between water resource and environmental areas, without loosing making decision independence. This process only is possible in those states due to the amount of information available. Specific credit lines for maintenance, reformation and building of dams would contribute a lot for the increase of water availability due to their flow regulation characteristic and aquifer supplier because of bigger infiltration opportunity time.

nÃo hà / Sistemas climatolÃgicos sÃo caracterizados por apresentarem modelagem complexa e de baixa previsibilidade. Em regiÃes de clima semiÃrido, como o Nordeste Brasileiro, informaÃÃes de previsÃo climatolÃgicas sÃo de interesse para um melhor aproveitamento dos recursos hÃdricos. O Estado do CearÃ, localizado no norte do Nordeste Brasileiro, sofre periodicamente com os problemas de estiagem. Atualmente a FundaÃÃo Cearense de Meteorologia e Recursos HÃdricos (FUNCEME), ÃrgÃo pertencente ao governo do Estado do CearÃ, à responsÃvel por gerar pesquisas voltadas a trazer um melhor entendimento fenomenolÃgico do clima do Estado e com isso efetuar uma melhor previsÃo de como serà o perÃodo de chuvas. Hoje a FundaÃÃo utiliza-se de modelagem numÃrica composta por dois modelos regionais, Modelo Regional Espectral 97 (MRE) e o Regional Modeling Atmospheric System (RAMS), aninhados por uma tÃcnica de downscaling ao modelo dinÃmico de grande escala ECHAM4.5, para efetuar suas previsÃes. Os modelos dinÃmicos sÃo caracterizados por apresentarem elevado custo computacional, grande quantidade de dados para sua entrada e alta complexidade na utilizaÃÃo. O desenvolvimento de modelos de previsÃo baseados em Redes Neurais Artificias (RNA) abrange diversas Ãreas do conhecimento e tem apresentado resultados promissores. Modelos baseados em redes neurais sÃo capazes de reproduzir deferentes tipos de sistemas atravÃs da sua capacidade de aprendizado. Nesta dissertaÃÃo foi desenvolvido um modelo de previsÃo de chuvas para as oito regiÃes homogÃneas do Estado do CearÃ, que apresenta um baixo custo computacional e de fÃcil utilizaÃÃo. Para atingir este desenvolvimento foi utilizada uma RNA baseada na tÃcnica Neo-Fuzzy Neuron (NFN). Apesar de ser proposto um novo modelo de previsÃo, nÃo se deseja a substituiÃÃo dos atuais modelos, o novo modelo proposto nesta dissertaÃÃo tem por finalidade enriquecer as informaÃÃes geradas atravÃs de modelos de previsÃo para que assim possa ser gerada uma melhor prediÃÃo de como serà o perÃodo de chuvas no Estado do CearÃ. O modelo proposto foi comparado ao modelo MRE que à atualmente utilizado pela FUNCEME para suas previsÃes. Nesta comparaÃÃo utilizou-se como indicadores de desempenho: tempo de execuÃÃo, valor da raiz quadrada do erro mÃdio quadrÃtico (REMQ) e a correlaÃÃo com os valores observados. Ao final pode-se concluir que o modelo desenvolvido apresentou um melhor desempenho com menor tempo de processamento em relaÃÃo ao modelo dinÃmico MRE para efetuar a previsÃo de chuvas. / Climatological systems are characterized by complex modeling and having low predictability. In semi-arid regions, as the Brazilian Northeast, weather forecast information are necessary for the maintenance of life and a better use of water resources. The State of CearÃ, located on the north of Brazilian Northeast, is a region that suffers with drought for a long time. The FundaÃÃo Cearense de Meteorologia e Recursos HÃdricos (FUNCEME), which belongs to the state government, is responsible for generating research to bring a better phenomenological understanding on the weather of the State of Cearà and thus make a better prediction on how the rainy season will be. Today the foundation makes use of numerical modeling consisting of two regional models, the Regional Spectral Model (RSM) and the Regional Modeling Atmospheric System (RAMS), nested by a downscaling technique to the large scale dynamic model ECHAM4.5, in order to do its predictions. Dynamic models are characterized by their high computational costs, large amounts of information on its input and high complexity usage. The development of forecasting models based on Artificial Neural Networks (ANN) covers various areas of knowledge showing promising results. Neural network based models are capable of reproducing different types of systems through its learning capability. In this thesis it was developed a model for predicting rain for the eight homogeneous regions of the state of Cearà that presents low computational cost and easy use. In order to achieve this development it was used an ANN base on a Neo-Fuzzy Neuron (NFN) technique. Despite being offered a new prediction model, this thesis aims to enrich the information generated by forecast models and do a better prediction on the rainy season of the State of CearÃ. The proposed model was compared to the RSM model that is currently in use by FUNCEME in its predictions. In this comparison, as performance indicators, it was used: the execution time, value of the root mean square error (RMSE) and the correlation with the observed values. At the end, it is concluded that the proposed model had a better performance and was faster than the RSM dynamic model in its predictions.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-09-30T11:49:04Z No. of bitstreams: 2 Muro Júnior, Aldo-2013-tese.pdf: 3200192 bytes, checksum: 7297291a69938b3b69e4669ecb2b5490 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-09-30T15:31:14Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Muro Júnior, Aldo-2013-tese.pdf: 3200192 bytes, checksum: 7297291a69938b3b69e4669ecb2b5490 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-30T15:31:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Muro Júnior, Aldo-2013-tese.pdf: 3200192 bytes, checksum: 7297291a69938b3b69e4669ecb2b5490 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-06-28 / The aim... / O objetivo...

Nos sistemas agropecuários (SA) o meio-ambiente, o solo, os animais e as plantas são componentes indissociáveis no processo de produção. Além disso, nesses sistemas o tempo de produção é relativamente longo. Essas características dos SA incrementam o risco e a incerteza associados às alternativas de decisão tomadas no processo de produção. Uma ferramenta que pode ser utilizada para auxiliar esse processo são os modelos matemáticos. Os modelos são uma representação simplificada da realidade e permitem estimar a resposta (e.g., produção) de um sistema face a alterações no processo e/ou descrever e compreender alguns dos processos que ocorrem dentro deste. Este trabalho teve como objetivos (i) testar o modelo Stockpol ® nas condições e sistemas de produção de ruminantes em pastagens brasileiros, (ii) validar um modelo de acúmulo de forragem em função de variáveis climáticas, e (iii) avaliar modelos para estimar consumo de forragem em sistemas de produção de ruminantes em pastagens. Para esse propósito foram identificadas publicações com informações suficientes que pudessem ser utilizadas nos exercícios de validação e avaliação modelos testados. As informações selecionadas sobre os sistemas de produção utilizados no Brasil foram catalogadas em três bancos de dados: pastagens, bovinos e indicadores de preços e insumos. Esse trabalho de organização dos bancos de dados permitiu identificar áreas carentes de pesquisa (como, por exemplo, a estacionalidade de produção forrageira e consumo de forragem por animais em pastejo) além da necessidade de se padronizar os procedimentos metodológicos, para que se possa comparar e integrar os resultados obtidos diversas regiões do Brasil. Apesar das limitações encontradas, se forem realizados ajustes nos parâmetros e/ou a inclusão de novas variáveis no modelo Stockpol ® , esse poderá vir a ser uma ferramenta de auxílio à pesquisa e ao processo de tomada de decisão nos sistemas de produção de ruminantes em pastagens do Brasil. O Modelo de Unidades Fototérmicas (UF) proposto é adequado para estimar a produção de Cynodon spp. desde que os fatores de variação sejam unicamente fotoperíodo e temperatura. Nesse modelo as simulações deverão ser realizadas para períodos entre 28 e 42 dias, e a temperatura base utilizada entre 13 e 15 ºC. No futuro, mais variáveis (e. g. balanço hídrico) poderão ser incorporadas ao modelo a fim de melhorar a exatidão das suas estimativas. O modelo avaliado para estimar consumo de forragem por ruminantes em pastejo deverá ser reparametrizado e/ou utilizar a oferta de folhas (massa de folhas verdes dividida pelo peso vivo animal, ambos numa mesma área de pastagem), quando aplicado a sistemas que utilizem pastagens de clima tropical. O modelo para estimar desempenho não estimou corretamente o ganho de peso dos animais, provavelmente devido à superestimativa do custo energético do pastejo e/ou da subestimativa do valor nutritivo da dieta selecionada pelos animais. Espera-se que solucionado essa questão, o modelo de desempenho animal possa trabalhar em conjunto com os modelos de UF e de consumo de forragem para que assim seja possível realizar simulações de um sistema de produção de ruminantes nas condições climáticas brasileiras e com pastagens de clima tropical. / In agricultural systems, environment, soil, animals and plants are indissociable components of the production process. Furthermore, the production time-frame is relatively long. These characteristics enhance risk and uncertainty associated with decision alternatives made during the process. One tool which can aid in decision-making in these processes is the use of mathematical modeling. Models are simplified representations of reality and allow for the estimation of responses of the system (e.g., production) as the process is altered or for the description and understanding of processes within the system. The objectives of the present study were to (i) test the Stockpol ® model under the conditions and as a predicting tool for ruminant production systems in Brazil, (ii) validate a herbage accumulation model based on climatic variables, and (iii) evaluate models that estimate forage intake on pasture-based animal production systems. For these purposes, the available literature was surveyed in order to identify the datasets that would fulfill the necessary requirements in terms of amount of information needed for the validation and evaluation exercises. The information were then catalogued in three separate datasets: pasture, animal, and economic indicators. This work allowed for the identification of research areas where information is short (such as the seasonal distribution of annual forage production as well as forage intake by grazing animals), besides the need for standardization of research methods and procedures so that research data generated in different environments and by different research groups in Brazil can be compared on the same basis. Despite the many limitations, if the existing parameters are reviewed or adjusted and/or new input variables are incorporated, the Stockpol ® model may become both a research and a decision-making tool for pasture-based animal production systems in Brazil. The Photothermal Units (PU) model proved suitable as it gave adequate predictions of forage yield of Cynodon spp. grasses considering only daylength and temperature as input variables. In this model, predictions seem to be most accurate when the base-temperature is between 13 and 15 ºC. In the future, more input variables, such as the hidric balance (to fine-tune the water budget) may be incorporated into the model to enhance its prediction ability. The model evaluated to predict forage intake by grazing ruminants will likely need reparametrization and/or use green leaf allowance (green leaf dry mass divided by total liveweight at any one point in time) to be useful in predicting intake on tropical pastures. The model used to predict performance gave poor estimates of weight gain, probably due to the overestimation of the energy cost of grazing and/or the underestimation of the nutritive value of the diet selected. It is expected that, once these issues have been resolved, the performance model can operate in conjunction with both the PU and the intake models so that the major components of the system can be simulated under Brazilian conditions

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-08-10T17:05:33Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_InfluenciaSistemasMeteorologicos.pdf: 2592577 bytes, checksum: b8aa11439bcd02781bf7d7a0d5acf2c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-08-17T12:32:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_InfluenciaSistemasMeteorologicos.pdf: 2592577 bytes, checksum: b8aa11439bcd02781bf7d7a0d5acf2c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-17T12:32:55Z (GMT). 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Foram utilizados dados da rede de detecção de raios do SIPAM para redimensionar a detecção do sistema de alcance intercontinental STARNET, e subsequentemente, foram obtidos mapas de densidade de raios mais uniformes e realistas. Esses mapas foram interpretados em períodos semanais e sazonais, considerando as observações simultâneas de chuva, vento, radiação de onda longa e a presença de sistemas meteorológicos de grande escala. Zona de Convergência Intertropical e Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCIT, ZCAS) definidos pela convergência de ventos e anomalias negativas de Radiação de Ondas Longas ( ROL). Os resultados mostraram boa correspondência entre as áreas de convecção e a intensa ocorrência de raios. Nas regiões de mais alta atividade elétrica atmosférica, foi observada ocorrência de convergência dos ventos e anomalias negativas de ROL, para situações de presença de ZCAS e ZCIT sobre a região. A atividade de raios também coincidiu, com algumas exceções, com áreas de maior precipitação em períodos semanais. Foi observado também que, durante um trimestre seco, os segmentos de linhas de transmissão de Mojú-Tailândia e Jacundá-Marabá apresentaram maior incidência de raios. O pico da densidade de raios chegou a 18 raios/km2/trimestre em alguns locais. Durante o trimestre chuvoso, a densidade geral de raios foi 86% maior e apresentou distribuição espacial mais uniforme quando comparada com um trimestre seco. Este estudo mostrou não somente como as características meteorológicas influenciaram na distribuição e quantidade raios, mas também que a elevada atividade de descargas elétricas na região deve ser uma preocupação importante para os sistemas de distribuição de energia elétrica e outras atividades humanas na Amazônia Oriental. / A study was made of the relationship between lightning occurrence density distribution and their associated meteorological conditions over an area in eastern Amazon region. In order to do that, special programs were developed to statistically process lightning data, as well as, to generate lightning occurrence density maps on a geographical grid, for different time intervals. Using these methods an application analysis was performed to determine “spots” of high lightning frequency of occurrences along electric power transmission lines, in order to offer subsidies for the protection and operation of these electric systems in the region. Lightning data from the Amazonian Protection System (SIPAM) lightning detection network were used to upgrade the detection efficiency of the intercontinental STARNET system, and obtain more uniform and realistic lightning density maps over the limits of 0º to -10º of latitude and -53º to -43º of longitude. These maps were interpreted at weekly and seasonal periods, considering the simultaneous observations of rainfall, wind, long wave radiation (LWR) and the presence of large scale, the Intertropical Convergence Zone and South Atlantic Convergence Zone (ITCZ, SACZ) meteorological systems, acting over the area of study. The results showed good correlation among the areas of intense convection, determined by the convergence of winds and negative LWR anomalies and high lightning activity both for ITCZ and SACZ configuration over the area. Lightning activity also coincided, with a few exceptions, with the areas of higher weekly precipitation. It was observed also that during a dry trimester the transmission lines segment of Mojú-Tailândia and Jacundá-Marabá presented significantly higher incidence of lightning over them. During a rainy quarter the lightning density of currences was, overall, 86% higher and more evenly distributed than during the equivalent drier period, over the area considered. Density maxima of lightning occurrences reached values of 18 events/km2/trimester, at some spot areas. This study showed not only the meteorological characteristics of some lightning producing systems but also the elevated regional lightning activity, which should be an important concern to the electric power distribution systems and other human activities in eastern Amazonia.

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Para as condições de seca meteorológica, os eventos concentram-se em sua grande maioria nas categorias de seca Fraca (FRA) e Moderada (MOD), com maior frequência de seca FRA nos meses de Fevereiro (38%), Junho (37%) e Dezembro (34%), enquanto que a seca MOD é mais frequente em Agosto (39%), Setembro (42%) e Outubro (32%). Quanto aos eventos de seca hidrológica (cota fluviométrica abaixo do normal) do rio Tocantins, os resultados mostram que a ocorrência mensal dos eventos é aleatória e pode ser observado ao longo de todo ano, independente do mês ser de enchente ou vazante. A duração dos eventos não apresenta regularidade ao longo do período estudado. Quanto à estrutura dinâmica dos padrões oceânicos e atmosféricos de grande escala associados aos eventos de seca meteorológica e hidrológica observaram-se que os eventos estão relacionados com um padrão de aquecimento (El Niño) no Pacífico equatorial e condições de aquecimento no Atlântico tropical norte, cujas condições oceano-atmosféricas de grande escala propiciam a intensificação tanto do ramo descendente zonal da célula de Walker como do ramo descendente meridional da célula de Hadley, que induzem a inibição significativa da atividade convectiva, explicando consequentemente a ocorrência dos eventos de seca na região. Analisou-se também a relação entre os eventos de seca e o registro de focos de calor (queimadas) na região de Marabá, durante os anos de 2000 a 2009, sendo que a correlação em torno de 43% confirma a sinergia entre seca e queimada, ou seja, a floresta torna-se mais inflamável sob condições de déficit hídrico. / The objective of the present work is to investigate observational aspects of the meteorological and hydrological drought in the region of Marabá located in the southeast of Pará in eastern Amazon. We used precipitation and river stream monthly data for the 1971 to 2010 period. The meteorological drought events were selected from categories of the negative values based on methodology of the precipitation anomaly index-IAC. The hydrological drought events were selected from fluviometric data below normal based on standardized anomaly index. For the meteorological drought conditions, the events are concentrated mostly in the categories of Weak drought (FRA) and Moderate (MOD), with higher frequency of FRA events in February (38%), June (37%) and December (34%), while the MOD events are more frequent in August (39%), September (42%) and October (32%). For the hydrological drought events of the Tocantins River, the results show that the monthly occurrence of events is random and can be observed throughout the year, so that the duration of the events present no regularity over the period studied. The dynamic structure associated with meteorological and hydrological drought are related to a large-scale pattern of El Niño in the equatorial Pacific and warmer conditions in the tropical north Atlantic, whose large-scale ocean-atmospheric conditions present intensification in both the atmospheric descending branch of the zonal Walker cell and meridional Hadley cell, which induce significant inhibition of tropical convective activity, thus explaining the occurrence of drought events in the region. Furthermore, it was analyzed the relationship between the drought events and vegetation fires (burning) points in the Marabá region during years 2000 to 2009, and the correlation of around 43% confirms the synergy between drought and fire, ie, the forest becomes more flammable under conditions of hydric deficit.

Nos sistemas agropecuários (SA) o meio-ambiente, o solo, os animais e as plantas são componentes indissociáveis no processo de produção. Além disso, nesses sistemas o tempo de produção é relativamente longo. Essas características dos SA incrementam o risco e a incerteza associados às alternativas de decisão tomadas no processo de produção. Uma ferramenta que pode ser utilizada para auxiliar esse processo são os modelos matemáticos. Os modelos são uma representação simplificada da realidade e permitem estimar a resposta (e.g., produção) de um sistema face a alterações no processo e/ou descrever e compreender alguns dos processos que ocorrem dentro deste. Este trabalho teve como objetivos (i) testar o modelo Stockpol ® nas condições e sistemas de produção de ruminantes em pastagens brasileiros, (ii) validar um modelo de acúmulo de forragem em função de variáveis climáticas, e (iii) avaliar modelos para estimar consumo de forragem em sistemas de produção de ruminantes em pastagens. Para esse propósito foram identificadas publicações com informações suficientes que pudessem ser utilizadas nos exercícios de validação e avaliação modelos testados. As informações selecionadas sobre os sistemas de produção utilizados no Brasil foram catalogadas em três bancos de dados: pastagens, bovinos e indicadores de preços e insumos. Esse trabalho de organização dos bancos de dados permitiu identificar áreas carentes de pesquisa (como, por exemplo, a estacionalidade de produção forrageira e consumo de forragem por animais em pastejo) além da necessidade de se padronizar os procedimentos metodológicos, para que se possa comparar e integrar os resultados obtidos diversas regiões do Brasil. Apesar das limitações encontradas, se forem realizados ajustes nos parâmetros e/ou a inclusão de novas variáveis no modelo Stockpol ® , esse poderá vir a ser uma ferramenta de auxílio à pesquisa e ao processo de tomada de decisão nos sistemas de produção de ruminantes em pastagens do Brasil. O Modelo de Unidades Fototérmicas (UF) proposto é adequado para estimar a produção de Cynodon spp. desde que os fatores de variação sejam unicamente fotoperíodo e temperatura. Nesse modelo as simulações deverão ser realizadas para períodos entre 28 e 42 dias, e a temperatura base utilizada entre 13 e 15 ºC. No futuro, mais variáveis (e. g. balanço hídrico) poderão ser incorporadas ao modelo a fim de melhorar a exatidão das suas estimativas. O modelo avaliado para estimar consumo de forragem por ruminantes em pastejo deverá ser reparametrizado e/ou utilizar a oferta de folhas (massa de folhas verdes dividida pelo peso vivo animal, ambos numa mesma área de pastagem), quando aplicado a sistemas que utilizem pastagens de clima tropical. O modelo para estimar desempenho não estimou corretamente o ganho de peso dos animais, provavelmente devido à superestimativa do custo energético do pastejo e/ou da subestimativa do valor nutritivo da dieta selecionada pelos animais. Espera-se que solucionado essa questão, o modelo de desempenho animal possa trabalhar em conjunto com os modelos de UF e de consumo de forragem para que assim seja possível realizar simulações de um sistema de produção de ruminantes nas condições climáticas brasileiras e com pastagens de clima tropical. / In agricultural systems, environment, soil, animals and plants are indissociable components of the production process. Furthermore, the production time-frame is relatively long. These characteristics enhance risk and uncertainty associated with decision alternatives made during the process. One tool which can aid in decision-making in these processes is the use of mathematical modeling. Models are simplified representations of reality and allow for the estimation of responses of the system (e.g., production) as the process is altered or for the description and understanding of processes within the system. The objectives of the present study were to (i) test the Stockpol ® model under the conditions and as a predicting tool for ruminant production systems in Brazil, (ii) validate a herbage accumulation model based on climatic variables, and (iii) evaluate models that estimate forage intake on pasture-based animal production systems. For these purposes, the available literature was surveyed in order to identify the datasets that would fulfill the necessary requirements in terms of amount of information needed for the validation and evaluation exercises. The information were then catalogued in three separate datasets: pasture, animal, and economic indicators. This work allowed for the identification of research areas where information is short (such as the seasonal distribution of annual forage production as well as forage intake by grazing animals), besides the need for standardization of research methods and procedures so that research data generated in different environments and by different research groups in Brazil can be compared on the same basis. Despite the many limitations, if the existing parameters are reviewed or adjusted and/or new input variables are incorporated, the Stockpol ® model may become both a research and a decision-making tool for pasture-based animal production systems in Brazil. The Photothermal Units (PU) model proved suitable as it gave adequate predictions of forage yield of Cynodon spp. grasses considering only daylength and temperature as input variables. In this model, predictions seem to be most accurate when the base-temperature is between 13 and 15 ºC. In the future, more input variables, such as the hidric balance (to fine-tune the water budget) may be incorporated into the model to enhance its prediction ability. The model evaluated to predict forage intake by grazing ruminants will likely need reparametrization and/or use green leaf allowance (green leaf dry mass divided by total liveweight at any one point in time) to be useful in predicting intake on tropical pastures. The model used to predict performance gave poor estimates of weight gain, probably due to the overestimation of the energy cost of grazing and/or the underestimation of the nutritive value of the diet selected. It is expected that, once these issues have been resolved, the performance model can operate in conjunction with both the PU and the intake models so that the major components of the system can be simulated under Brazilian conditions