A desintegração da plataforma de gelo da enseada Larsen A, em 1995, possibilitou uma oportunidade para estudar a comunidade bêntica da região. Foram analisadas a densidade da macrofauna e a densidade e biomassa da meiofauna. Duas estações na região de mar aberto, no Mar de Weddell, também foram coletadas, para comparações entre diferentes ambientes. Parâmetros ambientais também foram analisados, e serviram para tentar explicar a variação da fauna bêntica. Na região do Mar de Weddell as porcentagens de matéria orgânica foram maiores que na enseada Larsen A, provavelmente um reflexo da maior produtividade primária da área, enquanto as porcentagens de carbonato foram mais altas na enseada do que em mar aberto. A granulometria variou entre silte arenoso a areia síltica, sendo as estações no Mar de Weddell tiveram maiores porcentagens de areia. Em relação à fauna, Nematoda foi o táxon mais abundante, seguido por Copepoda e Nauplii dentro da meiofauna, enquanto Bivalvia e Polychaeta foram os mais abundantes dentro da macrofauna. As maiores densidades de meio- e macrofauna foram encontradas nas estações de mar aberto, e apresentaram correlação com as concentrações de pigmentos. A biomassa total dos nemátodes se correlacionou à biomassa individual do grupo, enquanto a biomassa dos copépodes se correlacionou com a densidade do grupo. Através dos resultados obtidos no presente trabalho foi possível observar que as comunidades bênticas das duas regiões estudadas diferem entre si, em termos de densidade e número de grandes grupos encontrados. E que a disponibilidade de alimento é o principal fator estruturados da fauna na região. / The collapse of the Larsen A ice shelf, in 1995, allowed an opportunity to study the benthic community in the region. The density of macrofauna and the density and biomass of meiofauna were analyzed. Two open water stations in the Weddell Sea were also collected for comparisons between different environments. Environmental parameters were analyzed to look for possible relations with benthic fauna distribution, abundance and biomass. In the Weddell Sea region the percentage of organic matter were higher than in the Larsen A, which was probably a reflection of the higher primary productivity of the area, while the carbonate percentages were higher in the bay than in open water. Particle size ranged from sandy silt to siltic sand, with Weddell Sea stations presenting higher sand content. Nematoda was the most abundant meiofauna taxon, followed by copepods and Nauplii, while Bivalvia and Polychaeta were the most abundant macrofauna. The highest densities of meio- and macrofauna were found in the open sea stations, and were correlated with pigment concentrations. The total nematode biomass was correlated with nematode individual biomass of the group, while copepod biomass correlated with its density. We observed that the benthic communities differed between studied areas in terms of density and taxon richness. Food availability appears to be the main factor structuring fauna in the region.

[pt] Um sistema térmico de armazenamento da energia com pasta de cristais de gelo foi desenvolvido para aplicações de condicionamento de ar e resfriamento de processos. O sistema usa um evaporador orbital de haste, um trocador de calor vertical do tipo tubo e carcaça com intensificação mecânica de transferência de calor. A pasta de gelo é produzida continuamente sem acumulação no evaporador e é compatível com unidades condensadoras convencionais, tanques de armazenamento e bombas. Soluções aquosas diluídas ou soluções inorgânicas de salmoura promovem a formação de cristais de gelo, e o gelo líquido resultante pode ser bombeado ou por gravidade alimentar um tanque de armazenamento. O circuito hidráulico de refrigeração (carga térmica) pode ser desacoplado da produção do gelo utilizando-se o tanque de armazenamento. O armazenamento de gelo líquido fornece temperaturas consistentemente baixas à medida que se derrete o gelo, que por sua forma pode ser derretido também muito rapidamente. Com suas altas temperaturas características de evaporação e elevados fluxos do calor, os sistemas de geração de gelo líquido apresentam potencial para reduzir significativamente os custos de capital inicial e operação, quando comparados com tecnologias de sistemas estáticos de gelo ou ice harvesting. / [en] New ice crystal slurry thermal energy storage (TES) system has been developed for both HVAC and process cooling applications. The system uses an orbital rod evaporator (ORE), a vertical shell-and-tube heat exchanger with mechanical heat transfer augmentation, as a dynamic ice maker to generate liquid ice. Ice forms continuously without accumulation in the ORE and is compatible with conventional condensing units, storage tanks, and pumps. Dilute glycol or inorganic brine solutions promote formation of ice crystals, and the resulting liquid ice may be pumped or gravity fed to a storage tank. The cooling load circuit can be hydraulically decoupled from ice production at the storage tank. Stored liquid ice provides consistently low solution supply temperatures over significant portions of the ice melt period and may be melted very rapidly. With its characteristic high evaporator temperatures and high heat fluxes, ORE TES systems have the potential for significantly lower capital and operating costs than static ice or ice harvesting technologies.

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.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O manto polar antártico retêm informação paleoclimatologica por entres suas camadas de neve e gelo. O gelo antártico tem revelado a base de dados paleoclimática de maior resolução para os últimos 800 mil anos. Os padrões de transporte atmosférico refletem a composição e a fonte do particulado encontrado na neve e no gelo do continente Antártico. Estando relacionado a processos climáticos, as características desse transporte alteram em quantidade e qualidade as espécies químicas que se depositam sobre o manto de gelo. Dessa forma, o estudo dos depósitos de particulado ao longo das camadas de neve/gelo na Antártica pode sugerir mudanças nos padrões de transporte atmosférico. Atualmente a comunidade científica discute as diferenças de padrões climáticos entre o leste e o oeste antártico. Enquanto de forma geral observa-se instabilidade no setor oeste, o clima da antártica oriental demonstra relativa estabilidade climática. Neste estudo, analisamos dois testemunhos de gelo recente de duas regiões com características climáticas diferentes do continente Antártico. No Platô Detroit situado na Península Antártica (6410′S/0600′O), analisamos a variabilidade de Black Carbon (BC) ao longo de 20 metros de neve. O BC encontrado na Península Antártica apresentou baixas concentrações comparáveis as encontradas no gelo do Artico período pré-industrial. Nossos resultados sugerem que sua variabiliade corresponde à sazonalidade dos períodos de queimada nos continentes do Hemisfério Sul. No interior do continente Antártico, analisamos o particulado em geral por um processo de microanálise ao longo de um testemunho de 40 metros extraído em Mont Johns (79o55′S/09423′O). Encontramos uma tendência negativa na deposição de poeira mineral (AlSi) entre 1967 e 2007. Nossos resultados sugerem que esta tendência seja resultado de um crescente isolamento atmosférico da região central do continente antártico pelo aumento da intensidade dos ventos ao redor da Antártica. Este aumento na intensidade dos ventos reflete por sua vez o resfriamento da alta atmosfera no centro antártico causado pela depleção da camada de ozônio na região. Adicionalmente, amostras de diferentes microambientes de Patriot Hills (8018′S/08121′O) foram coletadas de maneira asséptica para análise microbiológica. As amostras foram cultivadas em meio R2 e paralelamente o DNA total extraído foi sequenciado pela técnica de pirosequenciamento. Os resultados preliminares desta analise mostram grande riqueza de espécies dos mais variados grupos. Os resultados deste trabalho caracterizam três diferentes parâmetros relacionados a deposição atmosférica em duas áreas pouco exploradas e de grande interesse científico do continente antártico. / The antarctic ice cap stores paleoclimatological information within layers of snow and ice. Antarctic ice has revealed the higher resolution paleoclimactic database for the last 800 kyr. Atmospheric transport plays a fundamental role on the composition and sources of particulate matter found in the Antarctic ice. It has been related to several climatic processes that changes the quantity and quality of exogenous aerosols reaching Antarctica. Therefore, studies of the particulate matter deposits along the snow/ice layers may suggest changes on atmospheric transport patterns. This work, analyze two recent ice cores from two climatic distinct regions of the Antarctic continent. One retrieved from Detroit Plateau/Antarctic Peninsula (6410′S/0600′W), in which we have analyze Black Carbon (BC) deposition and variability along 20 meters of snow. BC found in the Antarctic Peninsula showed low concentrations (varing between 0,014 and 3,733ppb), comparable to the concentrations found on Arctic ice dated from before the industrial revolution period. Our results suggest that peaks of BC detected correspond, mostly, to biomass burning seasons in the South Hemisphere, not speficically from South America. The second one, of 40 m, was retrieved from Central-West Antarctica, Mont Johns (79o55′S/094 23′W), in which we analyzed the mineral dust abundance thought M.E.V. E.D.X. technique. In this study we found negative trends in mineral dust (inferred from Fe, Ti and AlSi) deposition between 1967 and 2007, in contrast to similar works in Sub-antarctic regions. We demonstrate that this trend is a consequence of the persistent atmospheric isolation that encloses the Central and East Antarctic regions due to the increasing winds around Antarctica within this period. It has been documented that westerlies intensification reflect the upper atmosphere cooling above Central Antarctica caused by the stratospherical ozone layer depletion. As part of the polar site characterization, we additionally have performed sampling for microbiological purpose from distinct microenvironments at Patriot Hills (8018′S/08121′W). Samples were cultivated on R2 media and at the same time total DNA on samples was extracted and sent to a pyrosequencing analysis. Preliminary results show richness and diversity of bacterial species distributed on five phyla.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O manto polar antártico retêm informação paleoclimatologica por entres suas camadas de neve e gelo. O gelo antártico tem revelado a base de dados paleoclimática de maior resolução para os últimos 800 mil anos. Os padrões de transporte atmosférico refletem a composição e a fonte do particulado encontrado na neve e no gelo do continente Antártico. Estando relacionado a processos climáticos, as características desse transporte alteram em quantidade e qualidade as espécies químicas que se depositam sobre o manto de gelo. Dessa forma, o estudo dos depósitos de particulado ao longo das camadas de neve/gelo na Antártica pode sugerir mudanças nos padrões de transporte atmosférico. Atualmente a comunidade científica discute as diferenças de padrões climáticos entre o leste e o oeste antártico. Enquanto de forma geral observa-se instabilidade no setor oeste, o clima da antártica oriental demonstra relativa estabilidade climática. Neste estudo, analisamos dois testemunhos de gelo recente de duas regiões com características climáticas diferentes do continente Antártico. No Platô Detroit situado na Península Antártica (6410′S/0600′O), analisamos a variabilidade de Black Carbon (BC) ao longo de 20 metros de neve. O BC encontrado na Península Antártica apresentou baixas concentrações comparáveis as encontradas no gelo do Artico período pré-industrial. Nossos resultados sugerem que sua variabiliade corresponde à sazonalidade dos períodos de queimada nos continentes do Hemisfério Sul. No interior do continente Antártico, analisamos o particulado em geral por um processo de microanálise ao longo de um testemunho de 40 metros extraído em Mont Johns (79o55′S/09423′O). Encontramos uma tendência negativa na deposição de poeira mineral (AlSi) entre 1967 e 2007. Nossos resultados sugerem que esta tendência seja resultado de um crescente isolamento atmosférico da região central do continente antártico pelo aumento da intensidade dos ventos ao redor da Antártica. Este aumento na intensidade dos ventos reflete por sua vez o resfriamento da alta atmosfera no centro antártico causado pela depleção da camada de ozônio na região. Adicionalmente, amostras de diferentes microambientes de Patriot Hills (8018′S/08121′O) foram coletadas de maneira asséptica para análise microbiológica. As amostras foram cultivadas em meio R2 e paralelamente o DNA total extraído foi sequenciado pela técnica de pirosequenciamento. Os resultados preliminares desta analise mostram grande riqueza de espécies dos mais variados grupos. Os resultados deste trabalho caracterizam três diferentes parâmetros relacionados a deposição atmosférica em duas áreas pouco exploradas e de grande interesse científico do continente antártico. / The antarctic ice cap stores paleoclimatological information within layers of snow and ice. Antarctic ice has revealed the higher resolution paleoclimactic database for the last 800 kyr. Atmospheric transport plays a fundamental role on the composition and sources of particulate matter found in the Antarctic ice. It has been related to several climatic processes that changes the quantity and quality of exogenous aerosols reaching Antarctica. Therefore, studies of the particulate matter deposits along the snow/ice layers may suggest changes on atmospheric transport patterns. This work, analyze two recent ice cores from two climatic distinct regions of the Antarctic continent. One retrieved from Detroit Plateau/Antarctic Peninsula (6410′S/0600′W), in which we have analyze Black Carbon (BC) deposition and variability along 20 meters of snow. BC found in the Antarctic Peninsula showed low concentrations (varing between 0,014 and 3,733ppb), comparable to the concentrations found on Arctic ice dated from before the industrial revolution period. Our results suggest that peaks of BC detected correspond, mostly, to biomass burning seasons in the South Hemisphere, not speficically from South America. The second one, of 40 m, was retrieved from Central-West Antarctica, Mont Johns (79o55′S/094 23′W), in which we analyzed the mineral dust abundance thought M.E.V. E.D.X. technique. In this study we found negative trends in mineral dust (inferred from Fe, Ti and AlSi) deposition between 1967 and 2007, in contrast to similar works in Sub-antarctic regions. We demonstrate that this trend is a consequence of the persistent atmospheric isolation that encloses the Central and East Antarctic regions due to the increasing winds around Antarctica within this period. It has been documented that westerlies intensification reflect the upper atmosphere cooling above Central Antarctica caused by the stratospherical ozone layer depletion. As part of the polar site characterization, we additionally have performed sampling for microbiological purpose from distinct microenvironments at Patriot Hills (8018′S/08121′W). Samples were cultivated on R2 media and at the same time total DNA on samples was extracted and sent to a pyrosequencing analysis. Preliminary results show richness and diversity of bacterial species distributed on five phyla.

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.

O desenvolvimento de um concreto de alto desempenho aplicado a sistemas de processamento e armazenagem de alimentos em baixas temperaturas teve por objetivo atender às indústrias de alimentos no Brasil que se utilizam da tecnologia do frio em seu processo industrial. A hegemonia mundial do mercado de carnes é brasileira, sendo que nossas indústrias são responsáveis por 33% desse mercado. A ausência de estudos para aprimorar e tornar as plantas industriais mais duráveis e condizentes com a importância do setor foi determinante na delineação do tema desta tese. Desenvolveu-se um concreto de alto desempenho frente às possíveis situações em uma planta industrial: baixas temperaturas em ambientes secos e baixas temperaturas em ambientes sujeitos à umidade. A temperatura mínima a qual foram submetidos os concretos analisados foi de 35°C. O método de dosagem e as diretrizes calcadas no reforço da matriz da pasta de cimento e refinamento de poros mostraram-se como uma alternativa para vencer as agressividades causadas pelas baixas temperaturas ao concreto. Até então, estudos sugeriam um sistema de ar cujos vazios teriam diâmetros em torno de 250 µm espaçados com esta mesma distância entre eles e com conteúdo de 6±1% para a proteção de concretos expostos a baixas temperaturas. A produção de um concreto coeso, com teor de ar de 3,5%, poros com diâmetro médio de 0,02 µm e com área específica de 2,84m²/g, provaram ser duráveis quando expostos ao congelamento e a ciclos de gelo e degelo. O fator de durabilidade para esses concretos foi de 97%. Além da durabilidade, o projeto de dosagem contemplou o aspecto econômico, produzindo 1MPa com 7,8 kg de cimento por metro cúbico de concreto. Os resultados foram obtidos por meio de ensaios dinâmicos, microscopia eletrônica de varredura, porosimetria por intrusão de mercúrio, absorção de água por imersão, além dos ensaios mecânicos de resistência à compressão, à tração na flexão e módulo de elasticidade. / Brazil has rapidly emerged as one of the world\'s leading meat exporters, being responsible by 33% of this market. In face of that, a high performance concrete (HPC), that can be applied to storage and processing system buildings at low temperatures, has been developed with the aim of answering the needs of brazilian food manufacturers that use cooling technology during industrial process. The lack of studies to improve industrial plants and make them more durable was determinant to delineate this thesis subject. A high performance concrete was designed to resist to low temperatures at dry environments as well as at moist ones. Concrete was exposed to a target temperature of -35°C. The dosage method and the guidelines based on the strengthening of bulk cement and the porous refinement showed to be an alternative to overcome the aggressiveness caused by low temperatures to concrete. To this day, studies have suggested air voids systems to protect concrete from low temperature effects. According to them, the air voids should have about 250 µm of diameter, spaced from each other this same distance and with an air content of 6±1%. However, making a cohesive concrete, with 3,5% of air content and an average diameter porous of 0,02 µm with an specific surface of 2,84m²/g, resulted in a durable concrete, even when exposed to frost / thawing cycles. The durability factor of these concretes achieved 97%. Besides durability, the dosage design brought economical advantages, producing 1 MPa with 7,8 kg of cement per cubic meter of concrete. The results were obtained through dynamic tests, scanning electron microscopy, mercury intrusion porosimetry and water absorption by immersion. In addition, tests of compression, tension strength and elastic modulus were carried out.

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.

A complexa interação que ocorre entre os processos oceânicos e atmosféricos no Oceano Austral afeta a circulação oceânica global em diferentes camadas. O Mar de Weddell e o Mar de Ross possuem reconhecida importância na formação da Água de Fundo Antártica (AABW). O objetivo principal deste trabalho é caracterizar as massas de água dos Mares de Weddell e Ross, através dos dados mais recentes de reanálise oceânica SODA (Simple Ocean Data Assimilation). Através da técnica de separação de massas de água Análise Multiparamétrica Ótima (AMO) foi possível a identificação de 3 principais massas de água no Mar de Ross: Água Profunda Circumpolar Superior (UCDW), Água Profunda Circumpolar Inferior (LCDW) e Água de Plataforma de Baixa Salinidade (LSSW). A UCDW foi a que apresentou a maior variabilidade, não atingindo a Plataforma de gelo do MR durante os anos de 1950-1974. No Mar de Weddell foi possível a identificação das seguintes massas de água: Água Profunda Cálida (WDW), Água Profunda do Mar de Weddell (WSDW) e Água de Fundo do Mar de Weddell (WSBW). A WDW atingiu valores >70% à 800m. A WSDW possui em seu núcleo valores > 90% entre 2000 e 3500m. A WSBW, apresenta ~100% em profundidades > 4000m. / The complex interaction that occurs between the oceanic and atmospheric processes in the Southern Ocean affects global ocean circulation in different layers. The Weddell and Ross Seas have recognized importance in the formation of Antarctic Bottom Water (AABW). This work aims to characterize the water masses of the Weddell and Ross Seas, using the latest ocean data reanalysis SODA (Simple Ocean Data Assimilation). Through the water masses separation technique, Optimum Multiparameter Analysis (OMP), it was possible to identify three main water masses in Ross Sea: Upper Circumpolar Deep Water (UCDW), Lower Circumpolar Deep Water (LCDW) and Low Salinity Shelf Water (LSSW). UCDW showed the greatest variability, not reaching the Ross Sea Ice Shelf during the years 1950-1974. It was possible to identify the following water masses in Weddell Sea: Warm Deep Water (WDW), Weddell Sea Deep Water (WSDW) and Weddell Sea Bottom Water (WSBW). WDW reached values up to 70% in 800m. WSDW has in its core values > 90% between 2000 and 3500m. WSBW presents a contribution up to 100% at depths > 4000m.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_dionis_blank.pdf: 3213477 bytes, checksum: bb5a4cb38573c6480453829c0fd6cd2b (MD5) Previous issue date: 2009-03-06 / The Antarctic Sea Ice Concentration (ASIC) is thought to be an important element in the analysis of the world climate. However, few studies have investigated its relation to other climatic elements. Thus, the aim of this study was to verify the relation between the ASIC and low temperatures in South America through two approaches. The first, regional, investigated the occurrence of a connection between the ASIC and the cold and hot quantiles of the daily lowest temperature as observed in some weather stations in Rio Grande do Sul in the 1982 2005 period. For such, low temperature values were transformed into cold and hot quantiles through the quantile technique, and correlated to ASIC sectors. The correlation coefficient showed a connection between the elements, with emphasis on the influence of Weddell, Ross Sea sectors and Bellingshausen and Amundsen Sea sector, especially because the Indian Ocean and the Western Pacific Ocean are farther away. The second approach, continental, analyzed the ASIC variability and its connection with low temperatures observed in South America by means of NCEP-NCAR reanalysis in the 1982 2007 period. For such, the sectors of larger ASIC variability were identified through the principal component analysis technique, enabling the adjustment of the ASIC-based low temperature forecasting model to South America to the data set by the model and the observed data in the reanalysis through the multiple lineal regression analysis technique. The prevailing areas for the explanation of ASIC variability were found to be in the sectors above mentioned. The worst (best) adjustment of the model occurred in the cold (hot) period, when there is a greater (smaller) variability of low temperatures and smaller (greater) ASIC variability. / A Concentração de Gelo Marinho Antártico (CGMA) é considerada um elemento importante na análise do clima mundial. Contudo, poucos estudos têm investigado sua relação com outros elementos climáticos. Desse modo, o objetivo deste trabalho consistiu em verificar a relação entre a CGMA e a temperatura mínima na América do Sul utilizando duas abordagens. Na primeira, regional, examinou-se a existência de conexão entre a CGMA e as classes fria e quente da temperatura mínima diária, observada em algumas estações meteorológicas do Rio Grande do Sul, no período de 1982 a 2005. Para isso, os dados de temperatura mínima foram transformados em classes fria e quente, por meio da técnica dos quantis, e correlacionados com os setores da CGMA. O coeficiente de correlação mostrou a existência de conexão entre os elementos, com destaque para a influência dos setores dos Mares de Weddell, de Ross e de Bellingshausen e Amundsen, até porque os setores do Oceano Índico e do Oceano Pacífico Oeste apresentam maior distância. Na segunda abordagem, continental, analisou-se a variabilidade da CGMA e sua ligação com a temperatura mínima na América do Sul, observada pela reanálise do NCEP-NCAR, no período de 1982 a 2007. Para isso, os setores de maior variabilidade da CGMA foram identificados por intermédio da técnica de análise de componentes principais, possibilitando o ajuste de um modelo de previsão de temperatura mínima para a América do Sul, baseado na CGMA, com dados previstos pelo modelo e dados observados pela reanálise, mediante o uso da técnica de análise de regressão linear múltipla. As áreas mais predominantes na explicação da variabilidade da CGMA foram encontradas nos setores já citados. O pior (melhor) ajuste do modelo ocorreu no período frio (quente), onde existe maior (menor) variabilidade da temperatura mínima e menor (maior) variabilidade da CGMA.