A quase inacessibilidade de grandes partes do Oceano Austral torna o conhecimento da espessura do gelo marinho limitado. Esta informação é essencial para a determinação do balanço de massa deste componente da criosfera. Na transição do inverno para a primavera de 2006, uma equipe de pesquisadores, coletou uma série de perfis de espessura de gelo marinho no norte e noroeste do mar de Weddell. Eles estavam a bordo do navio de pesquisa alemão Polarstern do Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) e utilizaram um sistema composto por um sensor eletromagnético, altímetro laser e um Sistema de Posicionamento Global Diferencial (DGPS) aerotransportado por helicóptero. Simultaneamente, a Agência Espacial Europeia (ESA), adquiriu imagens ENVISAT ASAR WSM da área de pesquisa. O objetivo principal desta tese é determinar a relação existente entre o retroespalhamento medido pelo Radar de Abertura Sintética e a espessura do gelo marinho obtida pelo HEM (Helicopter-borne ElectroMagnetic system) usando os dados citados acima. Utilizamos os programas de computador NEST®, MATLAB®, EXCEL®, ArcGIS®/ArcMAP®, para processar, analisar e selecionar as imagens, para determinar a relação entre o retroespalhamento e as medidas, quase-tempo-coincidentes, de espessura do gelo. Projetamos as trajetórias dos voos sobre as imagens obtidas nas mesmas datas e extraímos os pixels referentes aos locais onde foram medidas as espessuras de gelo marinho. Apropriamos os valores de espessura do gelo para a área de cada pixel sobre o qual se referiam. Uma análise estatística determinou que o parâmetro que melhor representa a espessura do gelo dentro da área do pixel é a média. A regressão linear é a melhor forma de ajuste das relações entre o valor de retroespalhamento do pixel e a espessura do gelo marinho contido na área deste pixel. O coeficiente de correlação linear de Pearson, resultante de análise paramétrica, indica uma forte correlação (0,75) entre retroespalhamento e espessura do gelo marinho. Porém, a análise não paramétrica de Spearman resultou em um coeficiente de correlação baixo (0,06) o que pode indicar que os dados analisados são compostos por duas populações distintas (e.g., gelo de primeiro ano e plurianual). Contudo, a análise não paramétrica de Kolmogorov-Smirnov aventa a possibilidade de que não tenhamos amostrado toda população. Esta seria a razão de não haver valores de espessuras relativas ao intervalo entre -9.21dB e -1.35dB, o que poderia induzir ao baixo valor do coeficiente de correlação na análise de Spearman. Aplicamos a equação linear: y=0,6345x+12,015 às imagens e pudemos separá-las em doze classes: uma para água e onze para gelo marinho, estas com intervalos de um metro. Isto possibilitou a observação de importantes feições oceanográficas como: canais de águas abertas; cristas de compressão, decaimento do gelo marinho, deslocamento de icebergs (como indicadores de correntes, marés e ventos), liberação de gelo por geleiras de maré, desprendimento de iceberg da plataforma de gelo Larsen C, esteiras de ondas e vórtices oceânicos. Com base no exposto, podemos afirmar que, estatisticamente, nossos resultados são robustos e significantes, com nível de confiança entre 95% e 99%. A equação que propomos é um primeiro passo para inferir-se a espessura do gelo marinho a partir de coeficientes de retroespalhamento SAR. / The almost inaccessibility of large parts of the Southern Ocean makes the knowledge on the sea-ice thickness limited. This information is essential for determining the mass balance of this cryosphere component. During the transition from winter to spring 2006, a researcher team performed several sea-ice thickness profiles in the north and northwest of the Weddell Sea. They were aboard the German research vessel Polarstern from the Alfred-Wegener-Institute, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) and utilizing for those measurements a Helicopter-borne Electromagnetic system (HEM). The HEM is composed of an electromagnetic sensor, laser altimeter, and a Differential Global Positioning System (DGPS). Simultaneously, the European Space Agency (ESA) ENVISAT ASAR WSM acquired images from the research area. The main objective of this thesis is to determine the relationship between the Synthetic Aperture Radar backscattering and the HEM’s sea-ice thickness measurements using data listed above. We used the computer programs: NEST®, MATLAB®, EXCEL®, ArcGIS® / ArcMap®, to process, analyze and select images, in order to determine the relationship between the backscattering and the quasi-time-coincident ice thickness measurements. We projected the flights trajectories on the images obtained on the same dates, extracting the pixels pertaining to the places where the sea-ice thicknesses were determined. We ascribed ice thickness values for each area covered by the pixel. A statistical analysis determined that the best ice thickness parameter within a pixel area is its mean. Linear regression is the best way to adjust the relationship between the pixel backscatter value and the sea-ice thickness contained within the pixel area. The Pearson linear correlation coefficient, resulting from parametric analysis, indicates a strong correlation (0.75) between backscatter and sea-ice thickness. However, the nonparametric Spearman analysis resulted in a low correlation coefficient (0.06), which may indicate that the analyzed data consist of two distinct populations (e.g., first-year and multi-year ice). However, the Kolmogorov-Smirnov nonparametric analysis brought up the possibility that we just have not sampled the entire population. This could explain the no existence of sea-ice thicknesses values on the interval from -9.21dB to -1.35dB, which could lead to the low correlation coefficient in the Spearman analysis. We applied the linear equation: =,+, to the images, separating them into twelve classes: one for water and eleven to sea-ice, the latter in one-meter thickness intervals. The results enabled the observation of important oceanographic features such as open water channels, pressure ridges, sea-ice decay, icebergs motion (as indicators of currents, tides and winds), glaciers discharge, iceberg calving from Larsen C ice shelf, wakes and oceanic eddies. Based on the foregoing, we can say that, statistically, our results are robust and significantly, with a confidence level from 95% to 99%. The proposed equation is a first step to inferring sea-ice thickness from SAR backscatter coefficients.

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Os efeitos das interações em sistemas eletrônicos quantizados como o gás de elétrons bidimensional foram investigados por meio do espalhamento inelástico de luz, o qual permite entender a natureza das excitações coletivas que são conhecidas como excitações de densidade de carga (CDE) e excitações de densidade de spin (SDE). CDE são oscilações plasmônicas resultantes do acoplamento entre as flutuações de carga via interações de Coulomb e correlação e troca, enquanto SDE ocorrem apenas em decorrência da presença dos efeitos de correlação e troca. CDE são ativas quando a energia do laser é ressonante com o gap óptico do semicondutor (regime de ressonância próxima) e as polarizações da luz incidente e espalhada são paralelas entre si. SDE é também ativa em condições de ressonância próxima e possui polarizações da luz incidente e espalhada perpendiculares entre si. Todavia, tal cenário rompe quando a luz do laser coincide com as energia das transições interbandas do material (regime de ressonância extrema). Em adição as excitações coletivas emergem transições anômalas de gás de elétrons tipo não interagente conhecidas como excitações de partícula independente (SPE). A física envolvida em tais transições ainda parece não ser completamente entendida. Neste trabalho, são apresentados resultados experimentais e teóricos via espalhamento Raman eletrônico oriundos de gás de elétrons bidimensional realizados a partir de poços quânticos simples com o intuito de compreender a natureza das excitações de partícula independente. A medida experimental e os cálculos presentes na tese consistem de um poço quântico simples de 250Å de GaAs (arseneto de gálio) com dopagem modular e densidade eletrônica total de 8.81 x 1011cm-2. Também foi considerado o acoplamento das flutuações de densidade de carga com o fônon óptico longitudinal do GaAs. Em adição, é realizado um cálculo teórico de uma estrutura de poço quântico simples considerado estreito de 100Å de GaAs com dopagem modular e densidade eletrônica total de 1.2 x 1012cm-2. Portanto, o objetivo deste trabalho é mostrar em um caminho claro e transparente a situação física da existência das excitações eletrônicas em gás de elétrons. O trabalho mostrou que, no regime de extrema ressonância, as oscilações de plasma se dividem em duas contribuições: um conjunto de excitações coletivas renormalizadas (plasmons) e transições eletrônicas não renormalizadas (SPE). A fim de alcançar esse propósito, o trabalho evidenciou que o espalhamento Raman eletrônico pertence a uma mesma classe de problemas como o oscilador harmônico amortecido, acoplado e forçado assim como o estado supercondutor na teoria BCS de metais normais. A comparação entre os dados experimentais e teóricos mostrou um excelente acordo. / The inelastic light scattering has been widely used in the study of the semiconductor materials and it has become an indispensable technique for the understanding of fundamental physical processes. The effects of the electronic interactions on quantized electronic systems as two-dimensional electron gas are investigated through means of Raman scattering which allows understand the nature of collective excitations which are known as charge density excitations (CDE) and spin density excitations (SDE). CDE are plasmonic oscillations arising from the coupling between charge fluctuations via Coulombian and exchange-correlation interactions while SDE occur only when exchange-correlation effects are present. CDE is active when the laser energy is resonant with a semiconductor optical gap (near resonance regime) and the incoming and outgoing light polarizations are parallel to each other and SDE has incoming and outgoing light polarizations perpendicular to each other. Nevertheless, such a picture breaks down when the laser matches interband transitions energies of the material (extreme resonance regime). In addition to the collective excitations emerge anomalous transitions of the electron gas noninteracting-like known as single-particle excitations (SPE). The physics of such transitions is still not completely understood. In this work, were present experimental and theoretical results via electronic Raman scattering originating from the two-dimensional electron gas carried out from single quantum wells with the aim of understand the nature of the single-particle excitations. The experimental measures and calculations present in the thesis consists of the GaAs (gallium arsenide) single quantum well of a 250Å wide with modulation-doped and total electronic density of 8.81 x 1011cm2. It was also considered the coupling of the charge fluctuations with the longitudinal optical phonon of GaAs. In addition, it is performed a theoretical calculation of a structure of the GaAs single quantum well considered narrow of a 100Å wide with modulation-doped and and total electronic density of 1.2 x 1012cm2. However, the goal of this work is to show in a clear and transparent way the physical situation of the existence of electronic excitaions in electron gas. The work showed that, in extreme resonance regime, the plasma oscillations splits into two contributions: a set of renormalized collective excitations (plasmons) and unrenormalized electronic transitions (SPE). In order to accomplish this purpose, the study showed that electronic Raman scattering belongs to the same class of problems such as a set of forced, coupled and damped harmonic oscillators or formation of the superconducting state in BCS theory of normal metals. Comparison between experiment and theory shows an excellent agreement.