Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-15T13:45:50Z No. of bitstreams: 1 CAMILLA KASSAR BORGES - TESE (PPGMet) 2017.pdf: 4598580 bytes, checksum: ef4afc927cf3418b3a0269f56b6304a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T13:45:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CAMILLA KASSAR BORGES - TESE (PPGMet) 2017.pdf: 4598580 bytes, checksum: ef4afc927cf3418b3a0269f56b6304a5 (MD5) Previous issue date: 2017-08-23 / Capes / Ambientes áridos e semiáridos correspodem a 1/3 da superfície terrestre, nessas localidades a água é elemento importante e limitante para o crescimento da vegetação e produtividade de biomassa do ecossistema. A região semiárida no Brasil compreende em torno de 11,5% do território nacional, onde 76% desta foi originalmente composta pelo bioma Caatinga, tendo o déficit hídrico como característica marcante, média pluviométrica inferior a 800 mm e temperaturas elevadas de médias anuais variando entre 25oC e 30oC. Pesquisas sobre a dinâmica dos fluxos de massa e energia nesses ambientes não têm recebido tanta atenção, apesar de serem especialmente vulneráveis às alterações ambientais. E, técnicas como a de eddy covariance (EC) tem contribuído para estimar a magnitude e padrões das trocas turbulentas entre o ecossistema e a atmosfera. Neste estudo micrometeorológico, para uma área de Caatinga densa (CD) e outra de Caatinga rala (CR), pertencentes ao Instituto Nacional do Semiárido (INSA) em Campina Grande – PB, durantes os anos 2013 e 2014, observou-se que o albedo (α) e o saldo de radiação (Rn) foram mais intensos na CR em comparação a CD, pois a magnitude da radiação de onda curta incidente esteve mais elevada nessa área. Constatou-se que a maior parte da radiação líquida converteu-se em fluxo de calor sensível (H), principalmente durante o período seco na CR, seguida do fluxo de calor latente (LE) e bem menor partição em fluxo de calor no solo (G), em geral cerca de 50% para H e 20% para LE. Constatou-se através do fechamento do balanço de energia que os fluxos turbulentos (H+LE) foram subestimados em relação à energia disponível à superfície (Rn-G), sendo que na CD essa discrepância foi maior chegando a ser superiores a 30%. O ecossitema nos dois locais de estudo atuou como sumidouros de CO2, sequestrando mais de 700 gC/m2 e 550 gC/m2 para a CD e CR, respectivamente. / Arid and semi-arid environments correspond to 1/3 of the terrestrial surface, in these localities water is an important and limiting element for vegetation growth and ecosystem biomass productivity. The semiarid region in Brazil comprises around 11.5% of the national territory, where 76% of this was originally composed by the Caatinga biome, with water deficit as a striking feature, average rainfall less than 800 mm and high temperatures of annual averages ranging between 25oC and 30oC. Research on the dynamics of mass and energy fluxes in these environments have not received much attention, although they are especially vulnerable to environmental change. And, techniques such as eddy covariance (EC) have contributed to estimating the magnitude and patterns of turbulent exchanges between the ecosystem and the atmosphere. In this micrometeorological study, for an area of dense Caatinga (DC) and another of sparse Caatinga (SC) belonging to the National Institute of the Semiarid (INSA) in Campina Grande - PB, during the 2013 and 2014 years, it was observed that the albedo (α) and the net radiation (Rn) were more intense in the SC compared to DC, since the magnitude of incident short wave radiation was higher in this area. It was found that most of the net radiation it converted to sensible heat flux (H), mainly during the dry period in the SC, followed by the latent heat flux (LE) and much smaller partition in soil heat flux (G), usually about 50% for H and 20% for LE. Through the energy balance closure, it was verified that the turbulent fluxes (H + LE) were underestimated in relation to the available energy to the surface (Rn-G), being that in the DC this discrepancy was greater and reaching more than 30%. The ecosystem at the two study sites acted as CO2 sinks, sequestering more than 700 gC/m2 and 550 gC/m2 for DC and SC, respectively.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The rice paddy is responsible for 12-16% of the anthropogenic emission of CH4 in the world. Brazil is one of most important rice paddy producer. The goal of this study is to understand the dynamics of methane exchange between rice paddy and the atmosphere in the south of Brazil. Two estimation techniques are used: eddy covariance and soil chamber. Data were obtained in a rice paddy farm in Cachoeira do Sul municipality. The total emission of methane in 2015-2016 rice paddy growing season (November 14, 2015 to April 16 2016) was 35.7 gCH4m−2. The solar radiation is the weather forcing that showed a higher correlation with methane emissions. / A produção de arroz irrigado por inundação é responsável por 12-26% de toda a emissão antropogênica de CH4 do mundo. O Brasil é um dos principais produtores de arroz irrigado por inundação. O objetivo deste estudo é compreender a dinâmica das trocas de metano entre o arroz irrigado por alagamento e a atmosfera no sul do Brasil. São utilizadas duas técnicas de estimativa de fluxos superficiais: Eddy Covariance e câmara de solo. Os dados foram obtidos sobre uma lavoura de arroz irrigado por inundação no município de Cachoeira do Sul. A emissão total de metano no arroz irrigado na safra de 2015-2016 (14 de novembro de 2015 a 16 de abril de 2016) foi de 35,7 gCH4m��2. A radiação solar é o forçante meteorológico que mostrou maior correlação com o fluxo de metano.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis quantifies the net change of CO2 (NEE) in an irrigated rice crop cultivation in RS (Brazil). The research is part of the project CT-HIDRO, which presents as main purpose the description of surface conditions for different ecosystems in the country. Data were gathered during the cultivation period, from October 2003 to March 2004. During this time, the average air temperature and the incident radiation were suitable for the development of the culture in such an area. The turbulent flows, calculated by the eddy covariance method, overestimated the NEE value, probably due to the low estimate of breathing tax, because, during some night-times, sensor registered little turbulence. Moreover, other factor could have interfered in the result of the flows, for instance, the time in which the flows are calculated. The Webb correction was applied in the curve of NEE, and a value smaller than 1% was found. Such result didn't modify the previous result significantly. The behavior of CO2 flow during the whole analyzed period showed a maximum of -0,47mgCO2 m−2 s −1 in January 2004, what demonstrates the largest absorption of CO2 from the atmosphere by the plant during the day and a smaller liberation at night, due to the development phase in which the plant is. In this case, the Webb correction was also little emphasized, not interfering in the obtained result. The curves that demonstrate the three phases of development of the rice presented a larger absorption of CO 2 during the reproductive phase. The behavior of the flow of CO 2 showed a negative flow during the day, when the plant absorbs CO2 from the atmosphere, and a positive flow during the night, when the inverse process occurs, what was waited for. The latent heat flow presented larger diary average values from January to February, always with positive values, consequence of the rice crop irrigation. Two days with high values of flow of latent heat were obtained, what motivated the analysis of the energy balance. The closing of the energy balance was not reached in both days. A possible reason for that could be the low estimate of flows when the eddy covariance method was applied. / Este trabalho quantifica a troca líquida de CO2 (NEE) em uma área de cultivo de arroz irrigado no RS, como parte do projeto CT-HIDRO, projeto este que tem como finalidade descrever condições de superfície para diferentes ecossistemas do país. Os dados utilizados foram coletados durante o período de cultivo, entre outubro de 2003 e março de 2004. Neste período a temperatura média do ar e a radiação incidente são adequadas para o desenvolvimento da cultura nesta região. Os fluxos turbulentos, calculados pelo método de covariância de vórtices (eddy covariance), superestimaram o valor da NEE, provavelmente devido, a subestimativa da taxa de respiração, pois em alguns períodos noturnos os sensores registraram pouca turbulência. Além disso, outro fator que pode interferir no resultado dos fluxos, como por exemplo, o intervalo em que os fluxos são calculados. Foi aplicada a correção de Webb na curva de NEE e encontrou-se um valor menor que 1%, fato este que não modificou significativamente o resultado encontrado. O comportamento do fluxo de CO 2 durante todo o período analisado, mostrou um pico de -0,47mgCO2 m−2 s −1 , em janeiro de 2004, o que demonstra a maior captura de CO2 da atmosfera pela planta durante o dia e uma menor liberação à noite, devido a fase de desenvolvimento em que a planta se encontra. Neste caso, a correção de Webb também foi pouco acentuada, não interferindo no resultado obtido. As curvas que demonstram as três fases de desenvolvimento do arroz mostraram claramente uma maior absorção de CO 2 durante a fase reprodutiva. O comportamento do fluxo de CO 2 mostra um fluxo negativo durante à dia, quando a planta absorve CO2 da atmosfera e um fluxo positivo durante à noite quando ocorre o processo inverso, o que era esperado. O fluxo de calor latente apresentou maiores valores médios diários entre os meses de janeiro e fevereiro, apresentando sempre valores positivos, conseqüência da irrigação do campo de arroz. Obtivemos dois dias com valores elevados de fluxo de calor latente, o que fez com que analisássemos o balanço de energia. O fechamento do balanço de energia não foi alcançado em ambos os dias. Uma possível razão para isto pode ser o devido à subestimativa dos fluxos quando aplicado o método de covariância de vórtices.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The appropriate estimation of turbulent fluxes in very stable conditions is a great challenge for numerical models that simulate the average behavior of the stable boundary layer. Although many features of the flow are usually reproduced, the intermittent variation turbulence is not simulated by most atmospheric models that use K theory for the determination of turbulent fluxes in the stable boundary layer. Moreover, the transition between the very stable and weakly stable regimes of the stable boundary layer is not well understood and described by numerical models. Therefore, in this work a one-and-a-half order numerical model is proposed to represent the average behavior of the nocturnal boundary layer. The model is based in the one proposed by Costa et al. (2011). In the presently proposed scheme, both the sensible heat flux and temperature variance are solved by prognostic equations in order to add degrees of freedom and physical detail to the model. Throughout the work, comparisons are made among the solutions varying different parameters. Results are also compared to the solutions obtained using the model proposed by Costa et al. (2011). The results show that the present model is able to reproduce the transition between the coupled and decoupled stable boundary layer regimes, in a manner similar to what is observed in nature. It also reproduces the occurrence of intermittent non periodical events and the formation of shallow mixing in weak wind conditions. The inclusion of prognostic equations for the sensible heat flux and for the temperature variance provides transitions between regimes at larger winds than those obtained when these quantities are parameterized, and closer to the observed values. The model provides a dependence of the potential temperature scale, θ∗ and of the sensible heat flux on the wind speed that is similar to observations. It also reproduces abrupt transitions between the stable boundary layer regimes, something not observed in the model proposed by Costa et al. (2011). The turbulent kinetic energy balance obtained by the model is closer to the observed by Acevedo et al. (2016) than was obtained by Costa et al. (2011). Dissipation is the dominat mechanism of turbulence destruction in very stable conditions, a role played by buoyant destruction in the model by Costa et al. (2011). The results sustain the hypothesis proposed by Van Weil et al. (2012), that the very stable regime happens when turbulence is not capable of sustaining turbulent heat fluxes large enough to accompany the long wave radiative loss. / A estimativa adequada dos fluxos turbulentos em condições muito estáveis ainda é um grande desafio para os modelos numéricos que descrevem o comportamento médio da CLE. Embora, muitas características do escoamento sejam simuladas, a variação intermitente da turbulência não é reproduzida por grande parte dos modelos atmosféricos que utilizam teoria K na estimativa dos fluxos turbulentos na CLE. Além disso, a transição entre os regimes muito estável e fracamente estável da CLE, ainda, não é bem compreendida e descrita pelos modelos numéricos. No presente trabalho é proposto um modelo numérico, de uma ordem e meia, para descrever o comportamento médio de uma camada limite noturna. O modelo é baseado no que foi proposto por COSTA et al. (2011). O modelo aqui proposto tanto o fluxo de energia na forma de calor sensível como a variância de temperatura são estimados através de equações prognósticas, afim de acrescentar graus de liberdade ao sistema e de modo a acrescentar detalhamento físico à solução. Ao longo do trabalho, foram realizadas comparações entre as soluções obtidas no modelo variando diferentes parâmetros. As soluções também são comparadas com as obtidas utilizando o modelo proposto por Costa et al. (2011). Os resultados mostram que o presente modelo é capaz de reproduzir as transições entre os estados acoplado e desacoplado da camada limite estável, de forma semlhante à observada na natureza. São simulados eventos intermitentes não periódicos que se assemelham aos observados na camada limite. O modelo também reproduz a ocorrência de mistura rasa em condições de vento fraco. A inclusão de equações prognósticas para o fluxo de energia na forma de calor sensível e para a variância de temperatura proporciona transições entre os estados e em condições de vento mais intensas que as obtidas quando essas quantidades são parametrizadas, e mais próximo dos valores observados. Ao observar a dependêndia das quantidades turbulentas, tais como a escala de temperatura potencial, θ∗, e o fluxo de energia na forma de calor sensível em função da velocidade do vento, o presente modelo modelo apresentou os resultados mais semelhante aos observados, se mostrando capaz de reproduzir as transições entre os estados de forma abrupta, diferente do que ocorre no modelo proposto por Costa et al. (2011). O balanço de ECT obtido pelo presente modelo, se aproxima mais do observado por Acevedo et al. (2016) que o obtido por Costa et al. (2011). A dissipação é o mecanismo dominante de destruição de turbulência no estado desacoplado, papel que era ocupado pela destruição térmica no modelo de Costa et al. (2011). Os resultados coroboram a hipótese de Van de Weil et al. (2012), de que o regime muito estável ocorre quando a turbulência não é capaz de produzir fluxos de energia na forma de calor sensível capazes de acompanhar a perda de energia por radiação.

Turbulent exchange of scalars is analyzed for a year of turbulence data, above and within an Araucaria Forest in southern Brazil. Sensible and latent heat fluxes, as well as CO2 fluxes are calculated by the eddy covariance method and analyzed in terms of the seasonal variation of their daily cycles. Diurnal and nocturnal vertical velocity spectra, sensible and latent heat flux cospectra andCO2 flux cospectra are also calculated using the multiresolution decomposition in both levels. Seasonal variations in spectra and cospectra are analyzed, as well as nocturnal and diurnal differences and the differences between the levels. Emphasis is given to the mechanisms controlling the connection between the two levels and its implications on scalar flux quantification. All scalars show a clear seasonality along the year. CO2 fluxes are negative during the day and positive at night above the canopy. In the lower level, CO2 fluxes are mostly positive along the day, with the same magnitude observed in the upper level during the night, indicating that nocturnal emission is dominated by lower levels of the forest, originated predominantly close to the floor. This fact is attributed to periods with low turbulence intensity when CO2 respired accumulates near the surface and gets transported horizontally, being captured by the lower system but missed by the upper one. Sensible heat fluxes show opposite signal in both levels, being more intense above the canopy, with a small contribution from the lower level to the total flux due the low penetration of radiation within the canopy. Latent heat fluxes are mostly positive in both levels, with the larger values above the canopy, indicating that the canopy is responsible for most of the forest evapotranspiration. Analysis of multiresolution spectra and cospectra shows that, above the canopy, the nocturnal time scale of turbulent exchange is smaller than during the day. Between the two levels, the opposite occurs, and the time scale within the canopy shifts towards the larger scales. There is a connection between the two levels, and not only in the highly turbulent nights, but also intermittently in more stable conditions. During these events of connection, the turbulence time scales above and within the canopy become very similar, and the differences in scalar concentration vanish. When calm periods precede highly turbulent ones, a good portion of scalars that accumulated at the canopy during the earlier calm period gets transferred by intermittent events. We show that this process is systematic enough to affect the overall fluxes when the turbulence history is taken into account, and the effect of this process is more intense for CO2 fluxes than for energy fluxes. / As trocas turbulentas de escalares são analisadas, para um ano de dados, acima e no interior de uma Floresta de Araucária localizada no centro-sul do estado do Paraná. Fluxos de calor sensível, calor latente e CO2 são calculados pelo método da covariância de vórtices e analisados de acordo com as variações sazonais dos seus ciclos diários. São calculados também espectros da velocidade vertical e coespectros dos fluxos de calor sensível, calor latente e CO2, para os períodos diurno e noturno, separadamente, através da decomposição em multirresolução, analisando as suas variações sazonais e as diferenças entre o período diurno e noturno e entre os níveis de análise. É dada ênfase aos mecanismos que controlam a conexão entre os níveis e as implicações nas quantificações dos fluxos de escalares. Todos os escalares mostram uma clara variação sazonal dos fluxos ao longo do ano. Fluxos de CO2 são negativos durante o dia e positivos durante a noite no nível superior. No interior do dossel, os fluxos são predominantemente positivos durante todo o dia, tendo, à noite, magnitude semelhante ao nível superior, indicando que a respiração noturna é dominada pelos níveis mais baixos da floresta, sendo predominantemente originados próximo ao solo. Este fato é normalmente atribuído aos períodos de pouca turbulência onde o CO2 respirado acumula próximo à superfície e é transportado horizontalmente, sendo registrado no nível inferior mas não acima do dossel. Fluxos de calor sensível possuem, em geral, sinal contrário em ambos os níveis, sendo mais intenso no nível superior, com uma contribuição muito pequena do interior do dossel para o fluxo total devido à pouca penetração de radiação no interior da floresta. Fluxos de calor latente foram predominantemente positivos em ambos os níveis, tendo maior intensidade no nível superior, mostrando que a copa é responsável pela maior parte da evapotranspiração da floresta. A análise dos espectros e coespectros da decomposição em multirresolução mostra que, acima do dossel, as trocas turbulentas tendem a ocorrer em escalas temporais menores à noite do que durante o dia. Entre os dois níveis ocorre o contrário, e, no interior do dossel, as escalas temporais das trocas turbulentas movem-se em direção às maiores escalas temporais em relação ao nível superior. Há um acoplamento dinâmico entre os dois níveis da floresta, e não somente durante as noites altamente turbulentas, ocorrendo também intermitentemente em condições mais estáveis. Durante os eventos de acoplamento, as escalas de tempo da turbulência entre o interior da floresta e o topo mostram-se similares, assim como as diferenças na concentração de escalares entre os dois níveis deixam de existir. Quando períodos calmos precedem períodos intensamente turbulentos, uma grande porção dos escalares acumulados no nível do dossel durante os períodos de pouca atividade turbulenta pode ser transferida por estes eventos intermitentes. Foi mostrado que este processo é sistemático o suficiente para afetar os fluxos médios quando a história da turbulência é considerada, e o efeito deste processo é mais intenso para os fluxos de CO2 do que para os fluxos de energia.

Carbon dioxide and Radon nocturnal vertical accumulations over a pasture site at the Amazon region are investigated. The site is characterized by a strong thermal stability along the night, which is responsible for suppressing a good portion of the local turbulent mixing. Therefore, it is problematic to use techniques such as the eddy covariance for estimating nocturnal turbulent fluxes. The analysis considers the seasonal variation of the averaged nocturnal profiles between the wet season, from January to June and the dry season, from July to December. Radon profiles are analyzed with the purpose of helping to understand the physical processes affecting CO2 profiles, by comparing them to an independent and inert scalar. The analysis also considers the prevailing nocturnal wind direction. Results indicate that there is a large difference between CO2 fluxes and vertical gradients from one season to the other. Nocturnal CO2 vertical gradients between the two uppermost levels at the micrometeorological tower are often positive, indicating that the concentration increases with height. Such inversions are rarely observed on the Radon profiles, which follow the canonical form of a monotonical decrease with height. At the dry season, gradient inversions are more frequent and are, in general, associated to a direction inversion of the turbulent vertical CO2 flux, indicating that there is a downward vertical transport of this scalar at the measurement level. It causes flux convergence and an intense accumulation just above the surface. A cospectral analysis shows that such downward transport happens on the largest temporal scales of the motion, suggesting that it is associated to exchange between the surrounding forest and the pasture, in the form of mesoscale fluxes. Seasonally averaged behavior is well defined and uniform along the night, but case studies show that the processes are dominated by specific intense events. Radon fluxes measured during experimental field campaigns are used to estimate CO2 fluxes from the relationship between the vertical gradients of both scalars on six nights, three on each season. The comparison to the eddy covariance fluxes is satisfactory during the wet season, but poor during the dry season and the motives for that are discussed. / As acumulações verticais noturnas de dióxido de Carbono e de Radônio são investigadas em um sítio de pastagem na região Amazônica. Este sítio é caracterizado por forte estabilidade térmica durante a noite, que suprime uma boa porção da mistura turbulenta local, de forma que técnicas como a covariância dos vórtices apresentam dificuldades para a estimativa de fluxos turbulentos noturnos. A análise considera a variação sazonal dos perfis médios noturnos entre a estação úmida, de janeiro a junho e a seca, de julho a dezembro. Perfis de Radônio são analisados com o objetivo de se entender os processos que afetam os perfis de CO2 ao se comparar com um escalar independente e inerte. A análise também considera a direção do vento predominante durante a noite. Os resultados indicam que há uma grande diferença entre os fluxos e gradientes noturnos de CO2 entre as duas estações. Os gradientes verticais noturnos de CO2 entre os dois níveis mais altos da torre micrometeorológica freqüentemente são positivos, indicando aumento da concentração com a altura. Tais inversões são observadas com muito menos freqüência nos perfis de Radônio, que seguem a forma canônica de diminuição monotônica com a altura. Na estação seca as inversões de gradiente são mais freqüentes e estão, em geral, associadas à inversão da direção do fluxo vertical turbulento de CO2, indicando que no nível de medida há um transporte vertical para baixo deste escalar, o que proporciona convergência de fluxos e intensa acumulação junto à superfície. Uma análise coespectral mostra que este transporte para baixo ocorre nas maiores escalas temporais do movimento, sugerindo que esteja associado com transferências entre a floresta vizinha e a pastagem, na forma de fluxos de mesoescala. Os comportamentos médios sazonais são bem definidos, e uniformes ao longo da noite, mas estudos de caso mostram que estes processos são dominados por eventos específicos. Os fluxos de Radônio medidos em campanhas experimentais são utilizados para estimar os fluxos de CO2 através da relação entre os gradientes entre os dois escalares em seis noites, três em cada estação. A comparação com os fluxos determinados pela covariância dos vórtices é satisfatória na estação úmida, mas ruim na estação seca e os motivos são discutidos.

This work is about to verify the performance of the boundary layer budgeting method as alternative for measuring the surface turbulent fluxes in conditions that allow the validation of the measurements with data taken from a tower equipped with sensors, which were processed through the eddy correlation method. A research is made on the knowledge generated to the present, which reveals the limitations of the eddy correlation method and the promises of the boundary layer budgeting in relation to measuring the surface turbulent fluxes. This work describes its theoretical underpinnings, regarding the energy budget in the atmosphere and the role of turbulence in the transport phenomena and in energy exchanges. These concepts are interpreted physically and described in the form of ruling equations and hypotheses used for the analysis of the behavior of such phenomena. The eddy correlation is described as a method that directly measures the sensible heat and latent heat fluxes in function of the data picked up by the sensors. The boundary layer budgeting method, by its turn, is described from the general formulation of scalar accumulation, on which are taken the hypotheses of elimination of the horizontal advection and of any sources or drains in the atmosphere. The context of the measuring work is described in the following, from the presentation of the project, its places, and its campaigns and to the day and times in which the measurements took place. The instruments used for data acquisition are also described, as well as the processing systematics of the raw data. The obtained results reveal significant differences in the sensible heat flux estimates, which increase with the progress of the night and smaller differences in the latent heat flux, which remain constant in the time. / Este trabalho trata de verificar o desempenho do método de balanço da camada limite como alternativa para a medição dos fluxos turbulentos superficiais em condições que permitem a validação das medidas com dados tomados a partir de uma torre equipada com sensores, os quais foram processados com o método de correlação de vórtices. É feita uma pesquisa do conhecimento gerado até o presente, que revela as limitações da sistemática de medição por correlação de vórtices e as promessas do método de balanço em relação à medição dos fluxos turbulentos. É descrita neste trabalho a fundamentação teórica necessária, a respeito do balanço energético na atmosfera e do papel da turbulência nos fenômenos de transporte e de troca de energia. Tais conceitos são interpretados fisicamente e descritos na forma de equações governantes e hipóteses utilizadas para a análise do comportamento de tais fenômenos. A correlação de vórtices é descrita como um método que mede diretamente os fluxos de calor sensível e de calor latente em função dos dados recolhidos pelos sensores. O método de balanço da camada limite, por sua vez é descrito a partir da formulação geral de acumulação de escalares, sobre a qual são tomadas as hipóteses de eliminação da advecção horizontal e de quaisquer fontes ou sumidouros na atmosfera. O contexto das medições é descrito a seguir, a partir da apresentação do projeto, dos locais, das campanhas e do dia e dos horários em que as medições foram realizadas. A instrumentação utilizada para a aquisição dos dados é também descrita, assim como a sistemática de processamento dos dados brutos. Os resultados obtidos revelam diferenças significativas na estimativa do fluxo de calor sensível, que aumentam com o avanço da noite e diferenças menores no fluxo de calor latente, que permanecem praticamente constantes no tempo.

Em dosséis com arquitetura foliar complexa, a radiação solar difusa pode potencializar a capacidade fotossintética, porque os penetra de modo mais eficiente. Apesar dos diversos estudos realizados nesse sentido em diferentes regiões do globo, os mecanismos e impactos do efeito da fertilização difusa sobre a América do Sul ainda continuam sendo pouco conhecidos. O Arco do Desflorestamento da Amazônia é um cenário ideal para sua maior investigação, tanto pela presença de complexos ecossistemas, quanto pela grande carga de aerossóis lançada para a atmosfera, em decorrência da queima de biomassa. Um estudo baseado em três diferentes localidades do Arco do Desflorestamento da Amazônia foi conduzido, a fim de relacionar a profundidade óptica dos aerossóis com alguns fluxos de superfície. Os resultados mostraram efeitos significativos da presença dos aerossóis tanto na troca de gás carbônico entre a vegetação e a atmosfera, quanto na troca de energia. Ainda, os fluxos mostraram ser sensíveis também às mudanças na temperatura, umidade e vento, além da influência do próprio ciclo diurno. Em cenários hipotéticos, foi possível isolar apenas o efeito do aerossol. O comportamento do fluxo de gás carbônico à presença dos aerossóis não foi o mesmo para as três localidades, o que indica uma grande dependência do fenômeno com as características da vegetação local. Na Reserva Biológica do Jaru e Ilha do Bananal, as trocas de gás carbônico entre a atmosfera e a superfície são favorecidas na presença de aerossóis, podendo atingir valores até 55% maiores em Jaru. Entretanto, Sinop apresentou uma redução de aproximadamente 12% no valor médio do fluxo de gás carbônico, para o período avaliado. Os fluxos de energia mostraram ser afetados negativamente pela presença dos aerossóis. Na Ilha do Bananal, a média do fluxo de calor sensível em cenários sem aerossóis foi em torno de 60% maior, e de até 13% maior para o fluxo de calor latente em Sinop. Devido aos processos de absorção e espalhamento da radiação solar pelos aerossóis, menos energia atinge a superfície e, portanto, há menos disponibilidade para a realização de tais trocas, como esperado. / In complex architecture canopies, the diffuse solar radiation can enhance photosynthetic capacity, as it penetrates more efficiently on them. Although several studies have been conducted on this topic over the world, the mechanisms and impacts of the \"diffuse fertilization effect\" over South America still remains poorly understood. The Amazon Deforestation Arch provides an ideal scenario for its further investigation, by the presence of complex ecosystems and by the large amounts of aerosols released into the atmosphere due to biomass burning. A study based on three different sites in the Amazon Deforestation Arch was conducted in order to relate the aerosol optical depth with some surface fluxes. The results showed significant effects of the aerosol presence in both, the exchange of carbon dioxide between the vegetation and the atmosphere, and the energy exchange. Still, the fluxes also showed to be sensitive to changes in temperature, humidity and wind velocities, as well as the influence of the diurnal cycle itself. In hypothetical scenarios, it was possible to isolate only the aerosol effect. The carbon dioxide flux behavior due to the aerosol presence was not the same for all the three locations, showing that it depends on the local vegetation characteristics. At the Jaru Biological Reserve and Bananal Island, the carbonic gas exchanges between the atmosphere and the surface increased under the aerosol presence, achieving values up to 55% higher in Jaru. However, Sinop showed a decrease by approximately 12% in the average value of the carbon dioxide flux for the evaluated period. Energy fluxes showed to be negatively affected by the presence of aerosols. In the Bananal Island the average of sensitive heat flux in scenarios without aerosols was around 60% higher, and up to 13% higher for the latent heat flux in Sinop. Due to absorption and scattering of solar radiation by the aerosols, less energy reaches the surface, and therefore there is less availability to perform such exchanges, as expected.

By collocating 10 years (1999-2009) of remotely sensed surface turbulent heat fluxes with satellite altimetry data, we investigate the impact of ocean mesoscale eddies on the latent and sensible heat fluxes in the South Atlantic ocean. Eddies were identified using the method proposed by Chaigneau et al. (2009), which is based on closed contours of sea level anomaly. Most of the identified eddies had a radius of ~70 km and amplitude of ~5 cm. On average, in the South Atlantic, eddies play a minor role on the ocean-atmosphere heat exchange. However, in strongly energetic regions such as the Brazil-Malvinas confluence or Agulhas Current retroflection regions, eddies can account up to 20-30% of the total variance of the surface turbulent heat fluxes with averaged anomalies of ±10-20 W/m2 for both heat flux components. Cyclonic (anticyclonic) eddies, associated with negative (positive) heat fluxes anomalies tend to cool (warm) the overlying atmosphere. A composite analysis of the turbulent heat fluxes anomalies within the eddies reveals a direct relationship between the eddy amplitude and the intensity of the latent and sensible fluxes anomalies, such that large-amplitude eddies have a stronger signature in the turbulent surface heat fluxes. Heat fluxes anomalies are also much stronger near the eddy centers and decay radially to reach minimum values outside the eddies. / Uma combinação de 10 anos (1999-2009) de fluxos turbulentos de calor pela superfície, medidos a partir de satélites, e dados altimétricos de anomalia da altura da superfície do mar, foram o utilizados com objetivo de investigar o impacto de vórtices de meso-escala nos fluxos de calor sensível e latente na bacia do Atlântico Sul. Para a detecção dos vórtices foi aplicado o método proposto por Chaigneau et al. (2009), que baseia-se em contornos fechados de anomalia da altura da superfície do mar. A maior parte dos vórtices identificados possui raio de ~70 km e amplitude de ~5 cm. Em média, no Atlântico Sul, o impacto dos vórtices para as trocas de calor entre oceano e atmosfera é relativamente fraco. Entretanto, em regiões de alta variabilidade energética como na Confluência Brasil- Malvinas e na retroflecção da Corrente das Agulhas, vórtices de meso-escala podem contribuir com anomalias médias de até ±10-20 W/m2 nos fluxos turbulentos. Vórtices ciclônicos (anti-ciclônicos), associados com anomalias negativas (positivas) de fluxos de calor, tendem a esfriar (esquentar) a atmosfera adjacente. Mapas composite foram analisados para milhares de vórtices, mostrando um relação direta entre a magnitude das anomalias dos fluxos e a amplitude dos vórtices, de tal modo que vórtices de maior amplitude contribuem com maiores anomalias de calor latente e sensível. Além disso, os padrões espaciais dos composites médios revelam que as anomalias são significativamente maiores próximo ao centro dos vórtices e decaem radialmente até atingirem valores absolutos mínimos fora dos contornos dos vórtices.

This work uses data from the three components of wind and temperature, collected in an experimental site in the Amazon rainforest for 10 months during GOAmazon Project. A total of 10 levels of sensors were deployed on a micrometeorological tower. Focusing on the nocturnal boundary layer, an analysis of the temporal scales of the motion, using the multiresolution decomposition, has shown that the contributions from horizontal, nonturbulent fluctuations with long temporal scales, can be as significant as purely turbulent fluctuation. On, weakly stable nights the dominant temporal scales of the flow are those associated with, downward (sweeps) and upward events (ejections), which occur with fullydeveloped turbulence, , having dominant time scales between 10 and 100 s. Through the analysis of two-point correlations, it was possible to show that horizontal events with long time scales propagate from the top to within the canopy, being detected at different times, and. The vertical component correlations are larger at the upper canopy, not showing any time delay. The occurrence of positive sensible heat flux near the surface, with times scales larger than 100 s, has been identified in the study of overall averages. It is hypothesized that on very stable nights, non-turbulent modes associated with longer time scales, and referred as "submeso" have great impact on the horizontal components, becoming an important cause of the flow near the forest floor. In these situations, the most relevant time scales are longer than 300 a and dominate the almost entire vertical profile. For these cases, the correlations of turbulent variables decay rapidly a, being between 0.2 and 0.3 for the horizontal components while not exceeding 0.1 for the vertical component does. This reinforces the hypothesis that, for this scenario, the most correlated events between the top of the canopy and its interior are horizontal in nature. / O presente estudo utiliza dados das três componentes do vento e da temperatura, coletados em um sítio experimental na Floresta Amazônica, durante 10 meses, através do Projeto GOAmazon, no qual 10 níveis de sensores foram dispostos ao longo de uma torre micrometeorológica. Com ênfase na camada limite noturna, uma análise das escalas temporais do movimento, usando o método de decomposição em multiresolução, mostrou que as contribuições devido aos movimentos horizontais, de escalas mais longas, podem ser tão significativas quanto as puramente turbulentas. Em noites que a camada limite é fracamente estável, movimentos descendentes (varreduras) e ascendentes (ejeções), associados à turbulência bem desenvolvida, são os responsáveis pela intensidade turbulenta existente, com suas escalas temporais mais significativas entre 10 e 100 s. Através da análise das correlações entre pontos foi possível mostrar que estes eventos propagam-se desde a copa até o interior do dossel, sendo detectados em diferentes instantes de tempo, mais intensamente nas componentes horizontais, conforme alcançam os níveis mais profundos e que estas decaem verticalmente, sendo bem correlacionadas até aproximadamente 0,8 h. Já para a componente vertical as correlações são altas em todos os níveis do perfil e não apresentam atraso. Além disso, a ocorrência de fluxos de calor sensível positivo próximo a superfície, em escalas temporais maiores que 100 s, foi identificada no estudo das médias gerais. Em noites de condições de estabilidade alta, modos não turbulentos, associados a escalas temporais mais longas, chamados submeso têm grande impacto nas componentes horizontais do movimento e tornam-se os principais causadores dos fluxos. Nestas situações, as escalas temporais mais relevantes são maiores que 300 s e dominam praticamente todo o perfil vertical. Para estes casos as correlações das variáveis turbulentas decaem rapidamente e apresentam atraso quase nulo, entretanto as componentes horizontais apresentam correlações entre 0,2 e 0,3 nos níveis mais baixos do dossel, enquanto a componente vertical não ultrapassa 0,1. Isto reforça a hipótese de que, para este cenário, os eventos correlacionados entre a copa e o interior do dossel são horizontais.