El presente trabajo de tesis doctoral tiene como objetivos generales: a) Determinar el balance hídrico del humedal identificando los elementos hidrológicos que intervienen y su respuesta ante las variaciones temporales. b) Caracterizar la hidroquímica de las aguas superficiales del humedal y analizar su variación espacial en base a los principales impactos que sufre. c) Explorar la capacidad de retención de nutrientes y materia orgánica que son transportados a través del humedal. El estudio se compone de una introducción general, descripción del área de estudio, tres capítulos que responden a cada uno de los objetivos planteados y las conclusiones generales. En la Introducción General se revisa la importancia, función y servicios de los humedales, la dificultad de definir y clasificar a los humedales, y el estado del arte sobre el conocimiento actual de los humedales mexicanos. El área de estudio sitúa al humedal sur de Pátzcuaro en un contexto geográfico, ambiental y socio-económico. Los tres capítulos siguientes cubren los objetivos planteados: Capítulo 1: Hidrología y balance hídrico del humedal: Dado que no existen estudios que cuantifiquen los cambios anuales de los componentes hidrológicos del humedal sur de Pátzcuaro en este capítulo se analiza, por un lado, la dinámica de los componentes hidrológicos (precipitación, evapotranspiración, escorrentía y agua subsuperficial) que determinan la cantidad y variación anual del agua en el humedal, y, por otro, se establece una aproximación al balance hídrico anual. Capítulo 2: Variación espacial de la hidroquímica del humedal sur de Pátzcuaro: En este capítulo se realiza, por un lado, un diagnóstico general del estado hidroquímico de las aguas superficiales del humedal. Por otro y, teniendo en cuenta los flujos del agua naturales del humedal, se analiza la variación espacial de los parámetros físico-químicos y el efecto de los cambios de uso del suelo sobre la hidroquímica superficial. Capítulo 3: Retención de nutrientes y materia orgánica en el humedal: Este capítulo aborda la capacidad de retención de los nutrientes (nitratos, nitritos, fósforo reactivo soluble y fósforo total) y materia orgánica del humedal sur de Pátzcuaro a lo largo de un ciclo anual, enfatizando sobre los efectos de la variabilidad hidrológica temporal y determinando el papel de los factores ambientales sobre dicha retención. Las conclusiones más importantes son: a) El balance de agua anual del humedal Sur de Pátzcuaro fue positivo (ganancia de agua) y funciona como un sistema de amortiguación hidrológica, transfiriendo aproximadamente el 32.55% de agua a la zona sur del lago de Pátzcuaro, con el que forma una unidad funcional. b) Las aguas superficiales del humedal sur de Pátzcuaro son cálidas durante todo el año, de mineralización elevada, duras, alcalinas y como todos los humedales subtropicales ricas en nutrientes, materia orgánica y sólidos y, en consecuencia, eutróficas. c) Los análisis multivariantes realizados sobre las variables hidroquímicas medidas en las aguas superficiales del humedal, permitieron delimitar cuatro grupos diferentes que responden, por un lado al enriquecimiento de nutrientes y sales derivado de las alteraciones antrópicas del humedal y, por otro, a los procesos biológicos relacionados con la actividad fotosintética de los productores primarios d) A pesar de los efectos provocados por las actividades antrópicas que impacta una parte del humedal, en este estudio se evidencia que el humedal Sur de Pátzcuaro parece mantener su funcionalidad con capacidad para procesar nutrientes, materia orgánica y sólidos. e) El humedal es muy eficiente en retirar nutrientes, aunque su efectividad difiere según la fase del ciclo hidrológico. f) El humedal resultó ser más eficiente en la retirada de fósforo que de nitrógeno, tal vez por el almacenamiento de fósforo en el sedimento debido a las condiciones geoquímicas del humedal. / The main objectives of this doctoral thesis are: a) To determine the water balance of wetland identifying the hydrological elements involved and their response to seasonal variations. b) To characterize the hydrochemistry of surface water from the wetland and to analyze their spatial variation based on key impacts suffering. c) To explore the retention capacity of nutrients and organic matter transporting through the wetland. The study consists of a general introduction, description of the study area, three chapters corresponding to each of the objectives and general conclusions. In the general introduction the importance, role and services of wetlands, the difficulty of defining and classifying wetlands, and state of the art on current knowledge of Mexican wetlands is reviewed. The study area contextualizes south wetland Patzcuaro in a geographical, environmental and socio-economic context. The next three chapters cover the objectives Chapter 1: Hydrology and water balance of wetland: Since there are no studies that quantify the annual changes in the hydrological components of southern wetland Patzcuaro in this chapter looks at, first, the dynamics of hydrological components (precipitation, evapotranspiration, runoff and subsurface water) to determine the amount and annual variation of water in the wetland, and, second, an approximation of the annual water balance is established. Chapter 2: Spatial variation of hydrochemical in the South wetland Patzcuaro: This chapter is performed, firstly, a general analysis of hydrochemical status of surface waters of the wetland. On the other and, taking into account the natural flow of water from the wetland, the spatial variation of physical-chemical parameters and the effect of changes in land use on the surface hydrochemical is analyzed. Chapter 3: Nutrients and organic matter retention in the wetland: This chapter addresses the retention capacity of nutrients (nitrates, nitrites, soluble reactive phosphorus and total phosphorus) and organic matter in the south wetland Patzcuaro over an annual cycle emphasizing on the effects of temporal hydrological variability and determining the role of environmental factors on the retention. The main conclusions are: a) The annual water balance South wetland Patzcuaro was positive (gain of water) and it functions as a buffer hydrological system, transferring approximately 32.55% water to the south of Lake Patzcuaro, with which it forms a unit functional. b) The surface waters of southern wetland Patzcuaro are warm year-round, mineralization high, hard, alkaline and like all subtropical wetlands rich in nutrients and organic matter and, consequently, eutrophics. c) The multivariate analysis performed on the hydrochemical variables measured in surface waters of the wetland, helped to determine four different groups. These groups respond, first to the enrichment of nutrients and salts derived from anthropogenic disturbances and, secondly, to the process related biological photosynthetic activity of primary producers. d) Although the effects caused by human activities impacting on the wetland, in this study is evidence that South Patzcuaro wetland appears to maintain its functionality with ability to process nutrients, organic matter and solids. e) The wetland is very efficient in removing nutrients, although their effectiveness varies according to the phase of the hydrologic cycle. f) The wetland was more efficient in removing phosphorus than nitrogen, perhaps for the storage of phosphorus in the sediment due to the geochemical conditions of the wetland.

The predictability of beach inundation is mainly related to wave runup and most of the formulations that have been developed focus on the hydrodynamics, disregarding the morphological changes caused during storms. For these reasons, the aim of this thesis is to provide more insight into beach inundation processes at embayed and open beaches and to determine how morphological changes can interfere with these processes. To this end, video measurements of beach inundation and the characteristic morphological changes were carried out at two stretches of coast with different wave climates: the stretch comprising La Barceloneta, Somorrostro and Nova Icaria, which are three artificial, tideless embayed beaches located in Barcelona, Spain (NW Mediterranean); and Noordwijk beach, which is an open, microtidal multibarred beach located in Noordwijk, the Netherlands (North Sea). The effects of a submerged and a detached breakwaters on the morphological and hydrodynamic changes occurring at La Barceloneta during storms is examined in chapter 2. The shoreline response before and after the beach nourishment and the construction of the protective structures was compared using a ten-year video-recorded dataset and hydrodynamics modelled using the SMC model. As a result of the protection works, La Barceloneta was divided into two beaches separated by a salient. A new methodological approach to analyzing beach rotation which eliminates the morphological effect is presented. Results indicate that the beach rotation process has been modified caused by a change in the wave-induced current system from a single dominant alongshore current to one composed of two dominant alongshore currents with opposite directions. In chapter 3, beach inundation affecting the three embayed beaches of Barcelona during the 17 strongest storm events of the period 2001-2008 is analyzed using daily time-exposure images. The shoreline variability due to storms was split into beach planform and morphological features in order to determine its influence on beach inundation measurements. The characterization of the inundation depended on the orientation with respect to the wave direction approach and the morphological features. Beach planform changes are the foremost influence on the inundation of Barcelona beaches. The inundation at the multibarred beach of Noordwijk during the seven strongest storms in the period between 1998 and 2005 is estimated, also using video monitoring techniques in chapter 4. Additionally, the influence of subtidal sandbars on the inundation is analyzed using the XBeach model. To this end, six simulations were carried out using barred profiles measured at Noordwijk but differing in sandbar height and location, and one simulation using a synthetic barless profile. Inundation values ranged from 22 to 105 m, with considerable alongshore variation before the peak of each storm because of the presence of the intertidal bars. The mean inundation values along the beach are well estimated using a simple inundation parameter. The XBeach model shows that the inundation is only affected by the morphology close to the shoreline (i.e. by the intertidal bars or the inner bar if it is wide and closer to shoreline). The outer bar does not seem to influence Beach inundation prediction at Somorrostro beach is evaluated in chapter 5. To this end, inundation measurements using video observations are compared with estimations including the tidal variations and the wave runup formulation of Stockdon et. al (2006) introducing deep water and local wave measurements and computations. The inundation is overestimated if any of the wave heights in the formulation are used. Estimations improved if a local wave height is used, in particular for waves approaching the shore obliquely. Finally, the alongshore variability of the inundation is better captured if the wave runup is assumed proportional to the breaking wave heightBARCELONA07 / Las costas están expuestas a la erosión y la inundación producida por los temporales, los cuales son muy frecuentes y pueden producir grandes daños y pérdidas económicas. La inundación producida por los temporales es debida a la marea astronómica y meteorológica y al remonte del oleaje. La predicción de la inundación de la playa está principalmente relacionada con el remonte y la mayoría de las formulaciones propuestas se centran en parámetros hidrodinámicos sin tener en cuenta los cambios morfológicos causados durante los temporales. Por todo ello, el principal objetivo de esta tesis es proporcionar un mayor conocimiento de los procesos de inundación en playas encajadas y abiertas y determinar cómo los cambios morfológicos pueden interferir con estos procesos. Para ello, se han llevado a cabo medidas de la inundación y de los cambios morfológicos característicos utilizando imágenes de video en dos tramos de costa con climas de oleaje diferente: el tramo que comprende las playas de La Barceloneta, Somorrostro and Nova Icaria, las cuales son tres playas artificiales, encajadas y sin marea localizadas en Barcelona, España (NO Mediterráneo); y la playa de Noordwijk, la cual es una playa abierta, multibarrada y micromareal localizada en Noordwijk, Holanda (Mar del Norte). Los efectos de un dique sumergido y un dique exento en los cambios morfológicos e hidrodinámicos ocurridos en la playa de La Barceloneta durante temporales se examinan en el capítulo 2. La respuesta de la línea de orilla antes y después de la regeneración de la playa y de la construcción de las estructuras de protección se compara utilizando 10 años de video imágenes y la hidrodinámica modelada utilizando el Sistema de Modelado Costero (SMC). Como resultado de estas obras de protección, La Barceloneta quedó dividida en dos playas independientes separadas por un saliente. Una nueva metodología para analizar la rotación de la playa que elimina los cambios morfológicos es propuesta. Los resultados indican que la tendencia erosiva previamente observada en la zona noreste de la playa sigue estando presente en la actual playa noreste y está relacionada con el nuevo dique sumergido. Además, el proceso de rotación de la playa se ha modificado, produciéndose solamente en sentido contrario a las agujas del reloj en la playa noreste y en sentido horario en la playa suroeste. Este nuevo comportamiento es debido al cambio en el patrón de corrientes previamente formado por una corriente longitudinal dominante, a un sistema de corrientes compuesto por dos corrientes longitudinales en direcciones opuestas. En el capítulo 3, la inundación producida en las tres playas encajadas de Barcelona durante los 17 temporales más energéticos del periodo 2001-2008 es analizada utilizando imágenes diarias promediadas. La variabilidad de la línea de orilla debida a los temporales es discriminada en cambios en la forma en planta y morfologías (cúspides de playa, megacúspides, ondulaciones y saliente) para determinar su influencia en las medidas de inundación de la playa. La caracterización de la inundación dependió de la orientación respecto de la dirección de aproximación del oleaje y de las morfologías. Los cambios en la forma en planta de la playa son la máxima influencia en la inundación de las playas de Barcelona. Los cambios en la forma en planta hacia tierra y los cambios en el saliente suponen casi un 50% de la máxima inundación medida, mientras que las megacúspides y la ondulación suponen aproximadamente el 25%. El efecto de las cúspides de playa en la inundación es despreciable. Consecuentemente, la variación en la línea de orilla durante temporales influye significativamente los valores de inundación, especialmente en playas con pendientes fuertes. Pequeñas variaciones en la pendiente de la playa pueden sin embargo afectar sustancialmente la inundación en playas con pendientes suaves. La inundación de la playa multibarrada de Noordwijk durante los 7 temporales más fuertes ocurridos en el periodo comprendido entre 1998 y 2005 es también estimada utilizando medidas de video monitorización en el capítulo 4. Además, la influencia de las barras submareales en la inundación es analizada utilizando el modelo XBeach. Para ello, se realizaron siete simulaciones 1-D sin considerar los cambios morfológicos; seis simulaciones utilizando perfiles barrados medidos en la playa de Noordwijk pero que difieren en altura y localización de las barras, y una simulación utilizando un perfil ideal sin barras. Los valores de inundación oscilaron entre 22 y 105 m, con variaciones considerables a lo largo de la playa antes del pico del temporal debido a la presencia de barras intermareales. La inundación promedio a lo largo de la playa es estimada considerablemente bien utilizando un parámetro de inundación sencillo que incluye la pendiente intermareal y supramareal, la altura de ola y la longitud de onda en aguas profundas y la marea meteorológica. El modelo XBeach muestra que la inundación está solamente afectada por la morfología próxima a la línea de orilla, esto es, por las barras intermareales o por la barra interna si es ancha y próxima a la orilla. La barra externa no parece tener influencia en el comportamiento de la inundación. La predicción de la inundación en la playa de Somorrostro es evaluada en el capítulo 5. Para ello, medidas de la inundación utilizando observaciones de imágenes de video se comparan con estimaciones de la inundación incluyendo las variaciones de la marea y el fórmula del remonte de Stockdon et al. (2006), introduciendo medidas locales y en aguas profundas del oleaje así como oleaje modelado. Debido a que las observaciones corresponden a un remonte medio y las estimaciones usan el remonte excedido un 2% (R2%), la inundación es sobreestimada para cualquier altura de ola utilizada en la fórmula. Sin embargo, las estimaciones mejoran si una altura de ola medida a 10 m es utilizada en la fórmula en particular para oleajes con una aproximación oblicua a la línea de orilla. Finalmente, las diferencias entre las observaciones y las estimaciones varían a lo largo de la playa, siendo mayores en la zona de curvatura de la playa. La variabilidad de la inundación a lo largo de la playa es mejor caracterizada si el remonte se asume igual que la altura de ola en rotura.

Characterization of aquifers hydraulic parameters is a difficult task that requires field information. Most of the time the hydrogeologist relies on a group of values coming from different test to interpret the hydrogeological setting and possibly, generate a model. However, getting the best from this information can be challenging. In this thesis, three cases are explored. First, hydraulic conductivities associated with measurement scale of the order of 10−1 m and collected during an extensive field campaign near Tübingen, Germany, are analyzed. Estimates are provided at coinciding locations in the system using: the empirical Kozeny-Carman formulation, providing conductivity values, based on particle size distribution, and borehole impeller-type flowmeter tests, which infer conductivity from measurements of vertical flows within a borehole. Correlation between the two sets of estimates is virtually absent. However, statistics of the natural logarithm of both sets at the site are similar in terms of mean values and differ in terms of variogram ranges and sample variances. This is consistent with the fact that the two types of estimates can be associated with different (albeit comparable) measurement (support) scales. It also matches published results on interpretations of variability of geostatistical descriptors of hydraulic parameters on multiple observation scales. The analysis strengthens the idea that hydraulic conductivity values and associated key geostatistical descriptors inferred from different methodologies and at similar observation scales (of the order of tens of cm) are not readily comparable and should not be embedded blindly into a flow (and eventually transport) prediction model. Second, a data-adapted kernel regression method, originally developed for image processing and reconstruction is modified and used for the delineation of facies. This non-parametric methodology uses both the spatial and the sample value distribution, to produce for each data point a locally adaptive steering kernel function, self-adjusting the kernel to the direction of highest local spatial correlation. The method is shown to outperform the nearest-neighbor classification (NNC) in a number of synthetic aquifers whenever the available number of data is small and randomly distributed. Still, in the limiting case, when the domain is profusely sampled, both the steering kernel method and the NNC method converge to the true solution. Simulations are finally used to explore which parameters of the locally adaptive kernel function yield optimal reconstruction results in typical field settings. It is shown that, in practice, a rule of thumb can be used to get suboptimal results, which are best when key prior information such as facies proportions is used. Third, the effect of water temperature fluctuation on the hydraulic conductivity profile of coarse sediments beneath an artificial recharge facility is model and compared with field data. Due to the high permeability, water travels at a high rate, and therefore also water with different temperature is also present on the sediment under the pond at different moments, this translates into different hydraulic conductivity values within the same layer, even though all the other parameters are the same for this layer. Differences of almost 79% in hydraulic conductivity were observed for the model temperatures (2 °C – 25 °C). This variation of hydraulic conductivity in the sediment below the infiltration pond when water with varying temperature enters the sediment, causes the infiltration velocity to change with time and produces the observed fluctuation on the field measurements. / La caracterización de los parámetros hidráulicos de los acuíferos es una tarea difícil que requiere información de campo. La mayoría de las veces el hidrogeólogo se basa en un grupo de valores procedentes de diferentes pruebas para interpretar la configuración hidrogeológica y posiblemente , generar un modelo . Sin embargo, obtener lo mejor de esta información puede ser un reto. En esta tesis se analizan tres casos. Primero, se analizan las conductividades hidráulicas asociadas a una escala de medición del orden de 10 m− 1 y obtenidas durante una extensa campaña de campo cerca de Tübingen, Alemania. Las estimaciones se obtuvieron en puntos coincidentes en el sitio, mediante: la formulación empírica de Kozeny - Carman, proporcionando valores de conductividad, con base en la distribución de tamaño de partículas y las pruebas del medidor de caudal de tipo impulsor en el pozo, el cual infiere las medidas de conductividad a partir de los flujos verticales dentro de un pozo. La correlación entre los dos conjuntos de estimaciones es prácticamente ausente. Sin embargo, las estadísticas del logaritmo natural de ambos conjuntos en el lugar son similares en términos de valores medios y difieren en términos de rangos del variograma y varianzas de muestra. Esto es consecuente con el hecho de que los dos tipos de estimaciones pueden estar asociados con escalas de apoyo de medición diferentes (aunque comparables). También coincide con los resultados publicados sobre la interpretación de la variabilidad de los descriptores geoestadísticos de parámetros hidráulicos en múltiples escalas de observación . El análisis refuerza la idea de que los valores de conductividad hidráulica y descriptores geoestadísticos clave asociados al inferirse de diferentes metodologías y en las escalas de observación similares (en el caso del orden de decenas de cm) no son fácilmente comparables y debe ser utilizados con cuidado en la modelación de flujo (y eventualmente, el transporte) del agua subterránea. En segundo lugar, un método de regresión kernel adaptado a datos, originalmente desarrollado para el procesamiento y la reconstrucción de imágenes se modificó y se utiliza para la delimitación de las facies. Esta metodología no paramétrica utiliza tanto la distribución espacial como el valor de la muestra, para producir en cada punto de datos una función kernel de dirección localmente adaptativo, con ajuste automático del kernel a la dirección de mayor correlación espacial local. Se demuestra que este método supera el NNC (por su acrónimo en inglés nearest-neighbor classification) en varios casos de acuíferos sintéticos donde el número de datos disponibles es pequeño y la distribución es aleatoria. Sin embargo, en el caso límite, cuando hay un gran número de muestras, tanto en el método kernel adaptado a la dirección local como el método de NNC convergen a la solución verdadera. Las simulaciones son finalmente utilizadas para explorar cuáles parámetros de la función kernel localmente adaptado dan resultados óptimos en la reconstrucción de resultados en escenarios típicos de campo. Se demuestra que, en la práctica, una regla general puede ser utilizada para obtener resultados casi óptimos, los cuales mejoran cuando se utiliza información clave como la proporción de facies. En tercer lugar, se modela el efecto de la fluctuación de la temperatura del agua sobre la conductividad hidráulica de sedimentos gruesos debajo de una instalación de recarga artificial y se compara con datos de campo. Debido a la alta permeabilidad, el agua se desplaza a alta velocidad alta, y por lo tanto, agua con temperatura diferente también está presente en el sedimento bajo el estanque en diferentes momentos, esto se traduce en diferentes valores de conductividad hidráulica dentro de la misma capa, a pesar de que todos los demás parámetros son los mismos para esta capa. Se observaron diferencias de casi 79 % en la conductividad hidráulica en el modelo, para las temperaturas utilizadas (2 º C - 25 º C ). Esta variación de la conductividad hidráulica en el sedimento por debajo de la balsa de infiltración cuando el agua de temperatura variable entra en el sedimento, causa un cambio en la velocidad de infiltración con el tiempo y produce las fluctuacciones observadas en las mediciones de campo.

Thesis (M.S. in Oceanography)--Texas A & M University.

A complete and reliable Seismic Soil Response prediction requires a thorough knowledge of the Geotechnical and Geological structure, as well as algorithms to find the transfer function. This fact entails a significant complexity and, consequently, strengthens empiric methods, as for instance the well-known Horizontal to Vertical Spectral Ratios (HVSR). Moreover, the long return periods of earthquakes, especially in low- to-moderate-seismicity regions as Barcelona, hinder the comparison between predictive studies and observations in case of earthquake. In these sites, methods based on ambient vibration (seismic noise) become important. In this PhD thesis the Seismic Soil Response phenomenon is approached trough new theoretical contributions and applications. The main purpose has been to provide new insights and to generate new tools to improve the comprehension and the resolution of Seismic Soil Response related problems. In this way, innovative theories as Surface Sources (DSS) and Diffuse Fields (DFA) have been applied to solve the HVSR direct problem in horizontal layered media, among others. Also, specific field studies have been performed on test sites of the Barcelona plain with three main purposes: i) to improve the knowledge of the soil by means of array techniques based on ambient vibration, ii) to provide new techniques to allow an easy and fast analysis of the lateral heterogeneities and to accurately locate soil anomalies; iii) to suggest and apply smart techniques to densify HVSR measurement sites. Thus, an innovative outcome of this work has been using Ground Penetrating Radar (GPR) for preliminary detection and characterization of anomalous subsoil sections, with special emphasis in those due to paleochannels and to seasonal streams draining rainwater in mountain-sea direction. The observed HVSR curves (one station measurements) are compared with the theoretical ones obtained from DSS and DFA. Moreover, empiric dispersion curves of the Surface Waves (array measurements) are compared with the theoretical ones corresponding to the soil layered structure. Both procedures allow to check for the suitability of the new proposed tools and, to establish the reliability of the found parameters. Thus, we have been able to increase the knowledge, resolution and reliability of the soil parameters in test sites of the Barcelona plain leading to a better knowledge of the Transfer Functions. From different configurations of the DFA formulation it has been shown that, for a specific site, the HVSR response for ambient vibration is linked to HVSR response when the source is a wave-field where every spectral component is obtained by averaging the spectral components of the records of a great number of earthquakes. When lateral homogeneity assumption fails, the horizontal layered formulations are not suitable and discrepancies between empirical and theoretical responses appear. These differences have been attributed to lateral effects. In this sense, analytical results have been obtained for a constant-section valley illuminated by a two-dimensional diffuse field. This approximation enables finding specific properties of HVSR due to lateral contacts. Finally, this work has shown the need for taking into account the detailed subsoil structure in seismic micro-zonation and risk studies, as these heterogeneities may have significant importance on seismic response. So several advanced tools based on GPR have been provided, allowing, in an easy and quick way, detecting and sizing the heterogeneous areas and suggesting sections where ambient vibration measurement should be intensified. / La predicción detallada de la respuesta sísmica del suelo requiere un conocimiento fino de la estructura geológica/geotécnica y el uso de algoritmos que permitan predecir su función de transferencia. Esto presenta una complejidad significativa y ha otorgado un peso importante a métodos empíricos, entre los que destacan las razones espectrales entre componentes horizontal y vertical (HVSR). Además, los largos períodos de recurrencia del fenómeno sísmico, especialmente en entornos de peligrosidad moderada o baja como Barcelona, complican el contraste entre los estudios predictivos y su observación en caso de terremoto. Entonces, el estudio del subsuelo basado en el análisis de la vibración ambiental (ruido) adquiere un especial interés. En esta Tesis se aborda el problema de la respuesta sísmica de suelos con nuevas contribuciones teóricas y aplicadas a la ciudad de Barcelona, que tienen por objetivo aportar nuevo conocimiento y nuevas herramientas para mejorar su comprensión y resolución. Se han presentado aplicaciones de las novedosas teorías de fuentes en superficie (DSS) y de campos difusos (DFA) para resolver el problema directo HVSR en un modelo de capas plano-paralelas, entre otras. Por otra parte se han realizado estudios experimentales específicos sobre zonas test del llano de Barcelona con tres propósitos: i) aumentar el conocimiento del subsuelo usando técnicas de estación múltiple basadas en el ruido ambiental ii) proponer técnicas nuevas que permitan analizar de forma relativamente rápida y simple la heterogeneidad lateral y localizar y dimensionar anomalías del subsuelo y iii) proponer y aplicar técnicas inteligentes de densificación de los puntos de medida HVSR. Así, un aspecto novedoso de este trabajo ha sido el uso de radar de subsuelo (GPR) para la detección y caracterización preliminar de secciones anómalas del subsuelo, con especial énfasis en las debidas a paleocanales y a cauces de riera que drenan las aguas pluviales en la dirección montaña-mar. Así, se ha obtenido modelos de suelo a partir del ajuste simultáneo de las curvas experimentales HVSR (estación simple) a la respuesta de las teorías DSS y la DFA, y de las curvas experimentales de dispersión de las ondas superficiales (redes de estaciones) a la respuesta teórica del modelo por las principales técnicas. Por un lado se ha comprobado la idoneidad de las herramientas teóricas usadas, y por otro la confiabilidad de los parámetros del subsuelo. De este modo se han obtenido los parámetros del subsuelo en las zonas test del llano de Barcelona con una buena resolución y fiabilidad, lo que, a su vez,repercute en un mejor conocimiento de las funciones de transferencia. La teoría DFA, en sus diversas configuraciones, ha permitido vincular experimentalmente las respuestas HVSR de un sitio concreto cuando se usa como fuente: i) la vibración ambiental y ii) el campo de ondas resultante de sumar un gran número de registros de sismo en el sitio, construyendo cada componente espectral a partir del promedio de las componentes de cada registro. Cuando el subsuelo no presenta homogeneidad lateral las formulaciones plano-paralelas no son válidas y aparecen discrepancias entre las respuestas, experimentales y teóricas, que se han atribuido a efectos laterales. En este sentido, se han obtenido resultados analíticos para un valle de sección constante, iluminado por un campo difuso bidimensional que muestran propiedades específicas de HVSR debidas a contactos laterales. Por último, se ha determinado la necesidad de tener en cuenta la estructura fina del subsuelo en estudios de microzonificación y riesgo sísmico, ya que sus heterogeneidades tienen una importancia significativa en la respuesta sísmica. Para ello se ha proporcionando herramientas avanzadas basadas en GPR que permiten, de forma relativamente sencilla, detectar y dimensionar las zonas heterogéneas y sugerir secciones donde sea aconsejable una densificación de los puntos de medida.

Orientador: João Francisco Escobedo / Resumo: Este trabalho foi conduzido no Departamento de Recursos Naturais - Setor Ciências Ambientais da Faculdade de Ciências Agronômicas, UNESP, Campus de Botucatu, SP, Brasil, no qual avaliou-se a temperatura e umidade relativa do ar, a temperatura do solo, a velocidade do vento, as radiações solar global, refletida e difusa, o balanço de radiação, o balanço de energia, a transmissividade da cobertura à radiação solar global, o coeficiente de reflexão e o fluxo de calor latente equivalente em milímetros da cultura de pimentão híbrido Elisa, em condições de cultivo protegido e de campo, relacionando com o crescimento, desenvolvimento e produtividade da cultura. O cultivo protegido utilizado foi do tipo arco não-climatizado e orientado no sentido NNW-SSE com uma área de 280m2, com cobertura de polietileno de baixa densidade claro de 120μm e laterais de sombrite 50%; e o cultivo de campo com uma mesma área, mesmo sentido e distante 15 metros do cultivo protegido. O período de condução do experimento foi de 21/04/99 a 30/11/99, e a coleta dos elementos agrometeorológicos foi feita por um sistema automatizado, a cada 5 segundos e com saída de médias a cada 5 minutos. A cultura de pimentão apresentou um conforto térmico maior no cultivo protegido com relação a temperatura do solo e velocidade do vento, e um desconforto com relação aos valores máximos diários de temperatura do ar e aos valores mínimos diários de umidade relativa do ar; e mesmo apresentando valores das radiações solar global e refletida inferiores e ligeiramente superiores para a radiação solar difusa, foi mais eficiente na fotossíntese. Em ambos os cultivos, o fluxo de calor latente de vaporização superou a demanda do fluxo de calor sensível... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: This work was carried out in Department of Natural Resources - Section of Environmental Sciences, FCA/UNESP, Botucatu Campus, São Paulo State, Brazil. Where the air temperature and relative humidity, the soil temperature, the wind speed, the reflected, diffuse and global solar radiations, the radiation balance, the energy balance, the coverage transmission coefficient to global solar radiation, the reflection coefficient and the latent heat flux in equivalent millimeters, were evaluated for red pepper culture, Elisa hibrid, in protected environment and in field cultivation. The acquired data were correlated with growth, development and productivity of the culture in period from 21/04/99 to 03/11/99. For the cultivation in protected environment have been used a greenhouse of 280 m² covered with film of polyethylene of 120 μm and polypropylene screen with 50% of shadowband, oriented in direction NNW-SSE. The rehearsal at open sky was cultivated parallel to the protected environment distanced in 15 meters, with same area and orientation. The agrometeorological elements were sampled in the frequency of 5 hertz and averaged after 5 minutes by automated system. The protected environment provided larger thermal comfort and photosynthetic efficiency to the red pepper culture, in relation to soil temperature, wind speed and diffuse solar radiation. In an opposite observation, the climatically modified environment induced discomfort thermal, in relation to maximum temperatures and minimum relative humidities daily. In general terms the sensitive heat flux overcame the demand of latent heat flux. In protected environment the smallest energy transfer rate from culture to atmosphere and the largest heating of culture were attributed to the low energy availability (net radiation) and sensitive heat flux increase, evidencing a larger water use... (Complete abstract, click electronic address below). / Doutor

Orientador: Angelo Cataneo / Doutor

Uma das maiores dificuldades encontradas pelos técnicos envolvidos na elaboração da previsão do tempo é a falta de integração entre o software de visualização usado por eles e os programas usados para escrever os boletins. Os previsores necessitam de um meio rápido e fácil de gerar previsões com outras formas de apresentação, além do formato de texto em que ela normalmente é produzida. A partir do estudo dessas dificuldades, formulou-se a hipótese de que seria benéfico criar uma linguagem visual para a criação da previsão do tempo, que permitisse gerar tanto o texto de um boletim meteorológico quanto as imagens correspondentes. Este trabalho descreve a especificação dessa linguagem, à qual se deu o nome de Pythonissa. Ela foi definida usando o formalismo de grafos e se constitui de um modelo da estrutura de um boletim de previsão do tempo. Em Pythonissa, cada região geográfica para a qual é feita a previsão é representada por um vértice em um grafo. Os fenômenos presentes na região também são representados por vértices, de outros tipos, ligados à região por arestas que denotam sua presença. Cada tipo de vértice e aresta tem mapeamentos para representações gráficas e para elementos de controle em uma interface com o usuário. A partir da linguagem, foi implementado um protótipo preliminar, no qual é possível criar um boletim de por meio de uma interface visual e gerar o texto e a imagem correspondentes. Foi dado início, também, à construção de um framework para integração da linguagem a um ambiente de visualização de dados, de modo a produzir uma aplicação utilizável em um ambiente de trabalho real. Para isto foram usados o software de visualização Vis5D e a linguagem de scripts Python. A este framework, se deu o nome de Py5D.

No início dos anos 90, o Brasil e a Grã-Bretanha, juntos, deram um passo, no sentido de produzir estudos microclimáticos dentro da área que compreende a floresta Amazônica, visando quantificar e verificar o impacto do desmatamento dessa floresta sobre o clima. Para isso escolheu-se três regiões para a instalação de estações meteorológicas automáticas de superfície (Estados do Amazonas, Pará e Rondônia). Cada região recebeu uma estação em uma área florestada e outra em área desmatada. Esse projeto binacional foi chamado de "ESTUDO ANGLO-BRASILEIRO DE OBSERVAÇÃO DO CLIMA DA AMAZONIA, (ABRACOS - Anglo-Braz11ian Amazonian Climate Observation Study)". Esse trabalho apresenta a aplicação de dois métodos de controle de qualidade para os dados coletados pelas estações meteorológicas automáticas de superfície. Um desses métodos leva em consideração o comportamento estatístico das variáveis coletadas, e o outro método o comportamento físico e climatológico das mesmas. Por último se faz o uso desses dados com e sem erros no cálculo da evapotranspiração, no sentido de se ver o impacto de uma informação errônea no cálculo de um parametro. O método estatístico demonstrou ter um bom potencial na detecção de erros pequenos (com tamanhos variando de 5 a 20%).(Continua). Esse método apresentou rendimentos na obtenção de erros que oscilam entre 43% e 80% para a radiação solar global. Quando se testou os valores da temperatura do ar e temperatura do bulbo úmido, obteve-se um dos melhores rendimentos do método estatístico, que chegou a 91%. Os piores desempenhos foram quando se testou a radiação refletida, alcançando-se apenas 11,1%. O método físico mostrou-se eficiente na detecção de erros maiores (30 a 90%). Os melhores desempenhos aconteceram quando se testaram as temperaturas. Em um caso o rendimento chegou a 100%. Em seu pior desempenho o método detectou apenas 20% (Teste" A" ). O método físico somente detectou informações suspeitas, dentro dos erros inseridos nas séries de dados.

O objetivo deste trabalho foi caracterizar a cultura do arroz irrigado no Rio Grande do Sul e testar uma metodologia para definir a área cultivada e para estimar o rendimento de grãos de arroz irrigado através do ajuste de modelos agrometeorológicos-espectrais. O estudo foi realizado para as seis regiões orizícolas do Rio Grande do Sul. O estudo foi realizado para as seis regiões orizícolas do Estado. Foram utilizados dados de rendimento de grãos de arroz irrigado, área cultivada, dados meteorológicos e imagens de NDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada) do sensor MODIS (Moderate resolution Imaging Spectroradiometer), de agosto a abril, das safras de 2000/01 até 2009/10. Os resultados mostraram que existem diferenças acentuadas entre as regiões orizícolas do Estado, relacionadas às estatísticas agrícolas da cultura do arroz irrigado. Existe tendência tecnológica de incremento no rendimento de grãos, tanto no Estado como um todo, quanto nas seis regiões orizícolas. A metodologia proposta para determinar a distribuição espacial e quantificar as áreas cultivadas com arroz irrigado é eficiente, e pode ser usada para fornecer dados de entrada em modelos agrometeorológicos-espectrais de estimativa de rendimento de grãos. Os perfis temporais de NDVI/MODIS obtidos são típicos de áreas agrícolas e indicam associação com as principais etapas de desenvolvimento da cultura. Os valores de NDVI são baixos no período de implantação, crescentes durante o desenvolvimento vegetativo, atingindo os valores máximos na floração e início de enchimento de grão, voltando a decrescer durante a maturação fisiológica dos grãos. A radiação solar, temperatura mínima do ar e NDVI estão associadas ao rendimento de grãos de arroz irrigado, em diversos períodos do desenvolvimento da cultura. Os modelos agrometeorológicos-espectrais para estimativa de rendimento de grãos, ajustados através da abordagem orientada pelas relações clima-planta, são adequados às estimativas em nível regional e podem introduzir objetividade ao sistema atual de previsão de safras. No entanto, o modelo elaborado para o Estado como um todo ainda necessita de melhorias. / The objective of this study was to characterize the irrigated rice crop at Rio Grande do Sul State and to test a methodology to define the cultivated area and to estimate the grain yield through the adjustment of the agrometeorological-spectral models. The study was developed for the six rice-growing regions of Rio Grande do Sul. Data of the irrigated rice grain yield, crop area, meteorological data and NDVI (Normalized Difference of Vegetation Index) images of MODIS (Moderate resolution Imaging Spectroradiometer) sensor, were used from August to April, from 2000/01 to 2009/10 crop season. The results showed that there are accentuated differences between the rice-growing regions of the State related to the agricultural statistics of irrigated rice crop. There are technological increasing tendency of grain yield, at the average State level as well as for the six ricegrowing regions. The proposed methodology to determine the spacial distribution and to quantify the irrigated rice crop areas is efficient, and can be used to provide input data on agrometeorological-spectral models to estimate grain yield. The obtained temporal profiles of NDVI/MODIS are typical of crop areas and are associated to the principal stages of culture development. The NDVI values are low in the implantation period, increasing during the vegetative development, reaching the maximum values at the flowering and at the beginning of the grain filling and decreasing during the grain physiological maturation. The solar radiation, minimum air temperature and NDVI are associated to the irrigated rice grain yield, in several crop development periods. The agrometeorological-spectral models to estimate irrigated rice grain yield, adjusted through at the orientated approach by the climate-plant relationships, are adequate to the estimates in regional levels and can introduce objectivity to the current harvests forecasts. However, the elaborated model for the Rio Grande do Sul as a whole still needs improvements.