Os escorregamentos translacionais rasos são freqüentes na região da Serra do Mar, principalmente quando associados a eventos pluviométricos extremos, como em Janeiro de 1985 (380 mm, em 2 dias). Quando deflagrados de forma generalizada, podem ser catastróficos causando danos para a sociedade. Inúmeros métodos vêm sendo propostos para compreender a ocorrência destes processos na paisagem. O objetivo deste trabalho é avaliar a suscetibilidade a escorregamentos translacionais rasos na Serra do Mar por meio da aplicação de um modelo matemático em bases físicas, tendo como resultado um índice de estabilidade, que aponta, em forma de perigo relativo, áreas passíveis de instabilizações. As etapas de trabalho dividiramse na construção do Modelo Digital de Terreno e em produtos derivados (ângulo da encosta, curvatura, aspecto e área de contribuição), no mapeamento das cicatrizes de 1985 e na simulação dos cenários de suscetibilidade. Os mapas dos parâmetros topográficos, assim como, os mapas de suscetibilidade foram correlacionados com o mapa de cicatrizes e avaliados utilizando-se dos índices de Concentração de Cicatrizes (CC) e Potencial de Escorregamento (PE). Foram mapeadas 216 cicatrizes para uma área de 2,5 km² com uma produção de sedimentos estimado em 135,525m³. Os resultados apontam que encostas com ângulos entre 30° e 40° e com formato retilíneo foram as mais suscetíveis. A área foi considerada instável, segundo o modelo, em todos os cenários, tendo a melhor calibração para o cenário C2. O emprego de diferentes métodos demonstrou-se bastante satisfatório e concordante na análise do resultado final. Além disso, podem auxiliar como ferramentas de apoio de decisão no planejamento do uso do solo, principalmente em regiões onde é freqüente a ocorrência de movimentos de massa. Portanto, o resultado da avaliação a susceptibilidade a escorregamentos rasos na Serra do Mar pode direcionar ações mitigadoras político-administrativas e ambientais, tendo em vista minimizar o impacto sócio-ambiental de eventos futuros. / The shallow landslides are frequent in the Serra do Mar, especially when associated with intense rainfall events, as in January 1985 (380 mm in 2 days). When triggered generalized, causing damage to society. Several methods have been proposed to understand the occurrence of these processes in the landscape. The aim of this study is to evaluate the susceptibility to shallow landslides in the Serra do Mar by applying a physically based models, resulting in a stability index, which points in the form of relatively hazard and susceptible areas. The stages of his research were divided in building the Digital Terrain Model in their products derived (angle of slope, curvature, aspect and area of contribution), mapping the scars of 1985 and simulation of susceptibility scenarios. The maps of the parameters topographic, as well as the susceptibility maps were correlated with the scars map and evaluated using the indices of Scars Concentration (SC) and Landslide Potential (LP). 216 scars were mapped into here area of 2.5 km² with an estimated production of 135.525 m³ sediments. The results show that slopes with angles between 30° and 40° with rectilinear curvature were the most susceptible. The area was considered unstable, according to the model in all scenarios, with the best calibration for scenario C2. The use of different methods showed to be satisfactory and consistent when analyzing with these results. Moreover they can assist as tools for decision support in planning the soil use and, especially in regions where much frequent the occurrence of mass movement. Therefore, the result of susceptibility to shallow landslides in the Serra do Mar can help in the mitigation actions and politicaladministrative environment, aiming minimizes the environmental and social impact of future events.

A modelagem matemática de qualidade da água é uma técnica que tem mostrado excelentes resultados na elaboração de prognósticos da qualidade da água. Em função do uso do solo, das condições hidrometeorológicas e da gestão da infra-estrutura existente, a quantidade e o tipo de poluentes afluentes aos corpos receptores têm uma grande variação, o que, por sua vez, traz implicações à qualidade da água e consequentemente à saúde pública e ao meio ambiente. Modelos matemáticos mais complexos, simulando o escoamento tridimensional em reservatórios, com a capacidade de representar o transporte, circulação e reações de poluentes, embora largamente utilizados em outros países, ainda são pouco difundidos em nosso país. No presente momento a RMSP é palco de diversos programas que visam à melhoria e manutenção da qualidade da água do Alto Tietê. Isto inclui o Projeto Tietê, a ampliação da calha do Tietê, e o programa de proteção de mananciais, todos eles com grande esforço de técnicos nacionais e aporte de recursos por organismos financiadores internacionais como BID, BIRD e JBIC. Tendo isto em mente, e a discussão dos instrumentos definidos no marco regulatório envolvendo as políticas nacional e estadual de recursos hídricos, a avaliação da implantação de modelos matemáticos de qualidade da água mais complexos na realidade nacional, como o aqui proposto, assume grande relevância. Neste trabalho verifica-se a viabilidade da implantação de modelos matemáticos 3D na RMSP, e sua utilização como subsídio à discussão de questões específicas referentes à gestão dos recursos hídricos, as quais dificilmente poderiam ser avaliadas sem sua utilização. A aplicação do modelo 3D no Reservatório Billings, viabilizada através de um acordo de cooperação firmado entre CETESB e BID, fornece subsídios à avaliação das alterações da qualidade da água neste reservatório, em função de questões como, por exemplo, variações nos bombeamentos do Rio Pinheiros e/ou das condições meteorológicas, e evidencia a importância do envolvimento de técnicos de todas as instituições atuantes na gestão do reservatório para o sucesso da utilização da modelagem. / Mathematical modeling has proved to be an extremely useful technique in forecasting water quality. Because of different hydrometeorological conditions and the different ways in which land is used and existing infrastructure is managed, there is considerable variation in the volume and type of pollutant flowing into the receptor bodies. This has implications for water quality and, consequently, public health. More complex mathematical models, simulating three-dimensional reservoir flows and capable of representing pollutant transportation, circulation and reactions, although widely adopted in other countries, are still underutilized in Brazil. Currently, the RMSP is the scene of several programs designed to improve and maintain water quality in the Alto Tiete basin. These include the Tiete Project, the widening of the Tiete River bed and the water source protection program, all of which are being carried out by national specialists with the help of funding from the IDB, the JBIC and the World Bank. Bearing all this in mind, assessing the implementation of more complex mathematical models is imperative for any discussion of the instruments defined by the regulatory framework for federal and state water resource policy. This thesis addresses the feasibility of implementing 3D mathematical models in the RMSP and their utilization as an aid in the discussion of specific water resource management problems, which would be otherwise be difficult to assess. The application of the model to the Billings Reservoir, thanks to a cooperation agreement between CETESB and the IDB, supplies valuable input for the discussion of the model’s results in evaluating the changes in the reservoir’s water quality engendered by such factors as the pumping of water from the Pinheiros River, reservoir segmentation and basin occupation. At the same time it also highlights that if the utilization of such modeling is to be a success, then it is vital that specialists from all the reservoir management institutions are involved.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o método de fluxo em colunas de solo e o método “batch” na determinação da sorção de imazaquin; avaliar a cinética de sorção e dessorção do imazaquin em solos através do método “batch” e; determinar a sorção dependente do tempo do diuron e sua interação com o tamanho dos agregados do solo. Na primeira parte foi avaliada a sorção e a mobilidade do imazaquin em solos com diferentes características químicas, físicas e mineralógicas utilizando as técnicas de deslocamento miscível e “batch”. Com os dados de lixiviação do imazaquin utilizou-se um modelo matemático bicontínuo que considera a sorção sob condições de não-equilíbrio. O modelo forneceu alguns parâmetros de sorção e transporte do imazaquin através da coluna. No método “batch” os dados experimentais foram ajustados à equação de Freundlich, que também forneceu parâmetros de sorção. Na segunda parte foram estudadas a sorção e dessorção do imazaquin em solos com diferentes características químicas e mineralógicas através do uso de isotermas e estudos de cinética e assim quantificar a histerese no processo de sorção-dessorção. Para todos estes ensaios foi utilizado o método “batch”, com os dados das isotermas de sorção e dessorção sendo ajustados pela equação de Freundlich. Os dados de cinética foram ajustados pela equação de Elovich. No terceira e última parte foi avaliada a sorção do diuron em função do tempo de incubação e do tamanho do agregado do solo, assim como a interação destes dois fatores. Em períodos pré-determinados, amostras de solo incubadas com o diuron foram extraídas e oxidadas, obtendo-se as frações em equilíbrio com a solução, sorvida e resíduo-ligado. Com relação aos resultados, o imazaquin apresentou baixa sorção e alta mobilidade em coluna para todos os solos estudados, principalmente o mais arenoso. A curva de eluição do imazaquin ajustou-se ao modelo matemático que considera a sorção ocorrendo sob condição de não-equilíbrio. O método do deslocamento miscível apresentou os menores valores de Kd para o imazaquin, comparado ao método “batch”, sendo atribuída esta diferença ao não-equilíbrio no processo de sorção durante o transporte do imazaquin na coluna. No estudo de sorção/dessorção do imazaquin constatou-se que os coeficientes de sorção do imazaquin foram baixos para todos os solos, com a menor sorção sendo observada no solo RQ que apresenta baixos teores de argila e carbono orgânico do solo. Os coeficientes de dessorção do imazaquin foram maiores que seus coeficientes de sorção, demonstrando ocorrer histerese na dessorção. A histerese foi observada em todos os solos. A sorção do imazaquin ocorreu em duas fases, sendo que a segunda fase, mais lenta, é influenciada por processos difusivos. No estudo de incubação do diuron, houve correlação negativa entre o diuron extraído em solução de CaCl2 e o conteúdo de carbono orgânico no solo. Não foi observada interação entre o tempo de incubação e o tamanho dos agregados, evidenciando que a sorção dependente do tempo, neste caso, não está relacionada à estrutura do solo. A fração sorvida de diuron aumentou com o tempo de incubação, indicando que o processo de sorção é dependente do tempo. / The aim of this study was to evaluate the column flow and batch methods in the measurement of the imazaquin sorption: to evaluate de sorption kinetic and desorption of the imazaquin in soil by batch method and; to evaluate the time-dependent sorption of the diuron and the interaction with the aggregate size of the soil. In the first part it was evaluated the imazaquin mobility and sorption in soils with different mineralogical, physical and chemical characteristics. The imazaquin breakthrough curves were fitted by a mathematical model that considers the nonequilibrium sorption. The model provided sorption and transport parameters. In the batch method the experimental data were fitted to Freudlinch equation, which provided also the sorption parameters. In the second part were studied the imazaquin sorption/desorption in soils with with different mineralogical, physical and chemical characteristics. It was carried out by batch method and kinetics studies, which allowed quantifying the hysteresis in the sorption-desorption process. The experimental data were fitted to the Elovich equation. In the third and last part it was evaluated the time dependent sorption of the diuron and the influence of the aging and aggregate size. Samples of aged soil were extracted and combusted in pre-determined periods. It was obtained the equilibrium, sorbed and bound-residue fractions. Regarding the results, the imazaquin showed low sorption and high mobility in columns for the three soils, mainly the sandy soil. The imazaquin breakthrough curve fitted to the mathematical model that considers the nonequilibrium sorption. The miscible displacement method showed the lower values of the Kd than the batch method. This result was attributed to the nonequilibrium sorption during the imazaquin transport through the column. In the sorption/desorption study it was observed that the imazaquin sorption coefficients were low for the three soils. The RQ soil showed the lowest Kd value. This soil presented the lower clay and organic carbon content. The imazaquin desorption coefficients were higher than the sorption coefficients, evidencing that occurred hysteresis in the process. The imazaquin sorption occurred in two phases. The second phase, which is slower, seems to be influenced by diffusive processes. In the aging experiment it was noted negative correlation between extracted diuron in CaCl2 solution and organic carbon content. It was not observed interaction between the incubation period and aggregate size, demonstrating that the time dependent sorption, in this case, is not related to the soil structure. The sorbed fraction of the diuron increased during the aging, indicating that the sorption process is time dependent.

O estudo foi conduzido para estimar os parâmetros, avaliar e comparar os ajustes de curvas de crescimento corporal e dos componentes corporais físicos e químicos, de linhagens de frangos de corte sexados. Foram utilizados 1848 pintinhos de um dia de idade distribuídos em delineamento inteiramente casualizado com tratamentos em esquema fatorial hierárquico com os fatores: Sexo (Macho e Fêmea) e Linhagens (Cobb 500, Ross 308 e Hubbard Flex) dentro de cada sexo, totalizando seis tratamentos com seis repetições de 50 aves cada. A dieta experimental atendeu à necessidade nutricional para cada sexo. No primeiro dia foram abatidos oito animais de cada linhagem e sexo, obtendo o peso inicial dos componentes físicos e químicos e semanalmente as aves e rações de cada boxe foram pesadas para obter os dados de consumo de ração e peso corporal. De acordo com o peso médio de cada boxe foram feitos abates semanais, de dois a três animais (24h de jejum), sendo obtidos os pesos: corporal em jejum, corporal em jejum depenado, penas, carcaça, peito, coxa, sobrecoxa, asa, coração, fígado e moela. Outras duas aves (a partir do peso médio do boxe) em jejum foram foram selecionadas para o estudo de deposição dos nutrientes sobre o peso corporal em jejum depenado e de penas, tendo amostras destas características sido processadas, homogeneizadas e analisadas para matéria seca, nitrogênio, extrato etéreo e cinzas. Os parâmetros médios das curvas foram estimados, assim como os coeficientes alométricos e utilizados os critérios estatísticos de qualidade de ajuste (coeficiente de determinação, coeficiente de determinação ajustado, Critério de informação de Akaike e Critério de informação Bayesiano de Schwarz) para selecionar o modelo mais adequado. Também foi realizada a análise técnica (conversão alimentar) e econômica (margem bruta de comercialização -MB) a partir de estimativas de pesos corporais e de consumo de ração do melhor modelo selecionado, nos pesos e idade de abate predeterminados. A curva de Gompertz e a equação de alometria em função da proteína corporal foram selecionadas para estimar os valores individuais dos pesos de cada boxe e avaliar os efeitos de sexo e de linhagem em cada sexo. Os coeficientes alométricos foram heterogônicos negativos para a deposição de água corporal e órgãos; e heterogônicos positivos para cinzas, gordura corporal, carcaça e cortes da carcaça. Os machos tiveram maior desenvolvimento corporal e dos componentes com maior precocidade, exceto para gordura corporal. Macho Cobb 500 apresentou peso superior de peito; macho Hubbard maior deposição de proteína corporal, sendo mais eficiente tecnicamente e Ross 308, macho e fêmea, foram mais precoces para crescimento corporal e para a maior parte dos componentes. Na análise econômica utilizando o modelo Gompertz observou-se que machos apresentaram melhor conversão alimentar e MB do que fêmeas e Ross 308, apesar de ter comportamento superior em crescimento e precocidade, não foi tão eficiente tecnicamente e/ou economicamente quanto às linhagens Cobb 500 e Hubbard Flex nas últimas pesagens. / The study was conducted to estimate the parameters, evaluate and compare the adjustments of body growth curves and the physical and chemical body components, lines of sexed broilers. 1848 day-old chicks in a completely randomized design in a factorial design with treatments in hierarchical factorial design with the factors: sex (male and female) and strains (Cobb 500, Ross 308 and Hubbard Flex) within each sex, a total of six treatments with six replicates of 50 birds each. The experimental diet attended the nutritional requirement for each sex. On the first day, eight animals of each strain and sex were slaughtered, obtaining the initial weight of the physical and chemical components and weekly birds and every boxing feeds were weighed for the feed intake data and body weight. According to the mean weight of each pen were made weekly slaughter, two or three animals (24 h of fasting) were obtained, weights: Body fasting, body fasting plucking, feathers, carcass, chest, thigh, drumstick, wing, heart, liver and gizzard. Other two birds (from average body weight) fasted were used to study deposition of nutrients on body weight plucking fasting and feathers, and samples of these characteristics were processed, homogenized and analyzed for dry matter, nitrogen, extract ethereal and ashes. The average curve parameters were estimated, as well as the allometric coefficients and used statistical criteria for goodness of fit (coefficient of determination, adjusted determination coefficient, Akaike information criterion and Bayesian information criterion of Schwarz) to select the most appropriate model. It was also carried out technical analysis (feed conversion) and economic (gross margin trading -GM) from body weights estimates and feed intake of the best model selected, the weight and age of predetermined slaughter. The Gompertz curve and the allometry equation as a function of body protein were selected to estimate individual values of each pen weights and evaluate the effects of sex and strain of each sex. The allometric coefficients were negative heterogônic for the deposition of body water and organs; and positive heterogônic for ashes, body fat, carcass and carcass cuts. Males had earlier higher body development and their components, except for body fat. Male Cobb 500 showed a higher weight breast and thigh, male Hubbard had greater deposition of body protein being more efficient and technically Ross 308, male and female, were earlier for body growth and most of their components. In the economic analysis using the Gompertz model it was observed that males had better feed conversion and GM than females and Ross strain 308, despite having higher growth and precocity, it was not as efficient technically and / or economically as the Cobb 500 and Hubbard Flex. Males had higher body development and components begin earlier, except for body fat. Male Cobb 500 showed superior weight breast; Male Hubbard had greater deposition of body protein being more efficient and technically Ross 308, male and female, were earlier for body growth and most of the components. In the economic analysis using the Gompertz model was observed that males had better feed conversion and MB than females and Ross strain 308, that despite having superior behavior on growth and earliness, this last line was not as efficient technically and / or economically as the lines Cobb 500 and Hubbard Flex in the last weighing.

Técnicas como a harmonização da velocidade procuram gerir e controlar o tráfego com base nas condições de tráfego das rodovias em tempo real. A harmonização da velocidade utiliza limites de velocidade variáveis (L.V.V.) para fornecer aos condutores uma velocidade de operação mais apropriada, normalmente inferior ao limite de velocidade estático indicado, em resposta as condições dinâmicas das vias. O L.V.V. tem demonstrado capacidade de melhorar a mobilidade e a segurança nas rodovias. Com isso, modelos de avaliação de risco de colisão em tempo real são frequentemente adotados para quantificar os riscos de ocorrência de colisões em estudos de implantação do L.V.V. Na maioria dos estudos sobre L.V.V., modelos de probabilidade de colisão são adotados apenas para mensurar o desempenho do sistema. Estes algoritmos de controle de L.V.V. não levam em conta o risco de colisões em períodos futuros, e assim não usam impactos do L.V.V. para escolher o plano de controle com relação à segurança. No Brasil, estratégias de harmonização da velocidade não são empregadas. Como as condições de tráfego nas rodovias brasileiras não são homogêneas, e cada faixa de tráfego normalmente possui médias de velocidades, intensidades de fluxo e composições de tráfego diferentes, técnicas como o L.V.V Podem oferecer benefícios ao harmonizar as velocidades entre as faixas e assim retardar o aparecimento de congestionamentos, reduzir o número de ultrapassagens e o risco de colisões. Dessa forma, este trabalho busca avaliar a relação entre as características do tráfego e a probabilidade de ocorrer conflitos entre veículos, para assim desenvolver um modelo matemático capaz de expressar tal relação – usando como estudo de caso um trecho da rodovia BR-290/RS, situada na região metropolitana da cidade de Porto Alegre. Este modelo matemático alimenta um algoritmo L.V.V., empregado em um micro simulador de tráfego, para controlar o tráfego com o objetivo de aumentar a segurança. Resultados indicam que o modelo proposto classificou corretamente 87% dos conflitos efetivamente ocorridos em campo. Os resultados de simulação indicam que o emprego do sistema L.V.V. contribuiu significativamente para a redução da probabilidade de conflitos. Ainda, o L.V.V. aumentou as velocidades médias nos períodos de fluxo elevado, e também reduziu o desvio padrão das velocidades – oferecendo um tráfego mais homogêneo – que contribui para a redução do número de trocas de faixa e, consequentemente, para um aumento da segurança. / Techniques such as speed harmonization seek to manage and control traffic based on road traffic conditions in real time. Speed harmonization uses variable speed limits (VSL) to provide drivers with a more appropriate speed, usually below the stated static speed limit, in response to dynamic road conditions. The VSL has demonstrated its ability to improve mobility and road safety. Thus, real-time collision risk assessment models are often adopted to quantify the risk of collisions occurring in VSL implantation studies. In most VSL studies, collision probability models are utilized only to measure the system performance. These VSL control algorithms do not take into account the risk of collisions in future periods, and thus do not use the VSL impacts to choose the control plan concerning safety. In Brazil, Speed harmonization strategies are not employed yet. As the traffic conditions on Brazilian highways are not homogeneous, and each traffic range usually has different average speeds, flow intensities, and traffic compositions, VSL techniques can offer benefits by harmonizing speeds between lanes, slowing down congestion, reducing the number of overtaking and the risk of collisions.( Continue) Thus, this work seeks to evaluate the relationship between traffic characteristics and the probability of conflicts between vehicles, in order to develop a mathematical model capable of expressing such a relation - using as a case the BR-290/RS freeway, located in the Porto Alegre metropolitan area. This mathematical model will then feed a VSL algorithm, employed in a micro traffic simulator, to control traffic and increase safety. Results indicate that the proposed model correctly classified 87% of the conflicts actually occurred in the field. The simulation results indicate that the VSL contributed significantly to reducing the conflicts likelihood. Even more, the VSL increased the average speeds for high flow periods, and also reduced the standard deviation of speeds - offering a more homogeneous traffic - which contributes for reduction in the number of lane changes and, consequently, to an increase in safety.

Geralmente, as populações, incluindo aí os setores produtivos, planejam suas atividades pelo conhecimento antecipado das variações tanto da temperatura quanto da precipitação pluvial baseados nos ciclos anuais e sazonais conhecidos. Os benefícios, confiabilidade e utilização das previsões climáticas têm sido objeto de análise e discussão na comunidade científica mundial. O desenvolvimento e aplicação dessas previsões para determinadas partes de áreas extensas, atende, de forma mais satisfatória, aos anseios dos setores produtivos e a sociedade como um todo. O objetivo principal desse trabalho foi identificar regiões dos oceanos Atlântico e Pacífico, cuja Temperatura da Superfície do Mar (TSM) possa ser utilizada como preditor potencial em modelos estatísticos de previsão climática de temperaturas máxima e mínima em regiões homogêneas do Estado do Rio Grande do Sul. Este estudo foi desenvolvido com dados de temperaturas máxima e mínima de 40 estações meteorológicas, do Instituto Nacional de Meteorologia e, da Fundação Estadual de Pesquisas Agropecuárias para o período de 1913 a 1998 e dados de TSM em pontos de grade para o período de 1950 a 1998 do National Center for Environmental Prediction. Num tratamento preliminar dos dados, as séries tiveram suas falhas preenchidas utilizando um método de preenchimento, aqui chamado, de “método das correlações”. Com as séries completas, aplicou-se métodos de agrupamento, determinando 4 regiões homogêneas de temperaturas máxima e mínima para o Estado. Foi feito um estudo climatológico dessas regiões e determinadas as relações das temperaturas médias máxima e mínima, de cada uma com TSM dos Oceanos na grade definida. As regiões determinadas representaram bem a fisiografia do Estado e as regiões preditoras apresentaram correlações significativas tanto com a temperatura máxima, quanto com a mínima. Os meses com maior número de preditores, tanto para as temperatura máxima quanto para mínima, foi agosto e o de menor, julho. Correlações diferentes para regiões homogêneas distintas, justificou a utilização da regionalização neste trabalho.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-05-25T14:27:55Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5695922 bytes, checksum: 3ed3c44fcd817f9c0706cc9a1ae55ea5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T14:27:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5695922 bytes, checksum: 3ed3c44fcd817f9c0706cc9a1ae55ea5 (MD5) Previous issue date: 2015-07-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho propusemos e estudamos através de métodos analíticos e análise numérica, um modelo que descreve a interação entre duas cepas de bactérias considerando competicção por recursos e supressão alelopática. O fenômeno de interação alelopática pode ser encontrado em populaçõs de bactérias, algas, plantas e fungos e é caracterizado pela liberação de uma substância tóxica no meio que pode inibir ou matar a outra espécie. Especificamente no caso de bactérias como a Escherichilia coli, o processo de liberação e absorção de toxina envolve especialmente canais e receptores presentes na membrana celular. Essas toxinas ou alelequímicos são sintetizados e liberados sob estresse celular, difundem no ambiente extracelular se ligam a receptores celulares que direcionam a toxina até o DNA celular. Matematicamente, o modelo contém quatro equações diferenciais parciais do tipo reação-difusão e os resultados podem ser analisados considerando quatro cenários diferentes em relação à concentracão de toxina emitida por cada espécie. Se as duas cepas emitem microcina em regime de baixa concentração, a dinâmica espacialmente homogênea do sistema estacionário exibe biestabilidade entre dois pontos fixos distintos se existir alta competição interespecífica entre as duas cepas. A condição de coexistência das espécies é a baixa pressão competitiva e a vantagem de uma espécie sobre a outra é obtida quando uma espécie apresenta forte pressão competitiva e a outra fraca. Quando as duas espécies emitem toxina em regime de alta concentração ou apenas uma delas, as regiões de coexistência, biestabilidade e vantagem de uma espécie sobre a outra são alteradas, mas a biodiversidade é sustentada. Nestes casos, os parâmetros que descrevem a sensibilidade e a mortalidade pela toxina e são os responsáveis pelas alterações. O efeito da estrutura espacial foi estudado a partir das soluções do tipo ondas viajantes, bem como foram calculadas as velocidades de propagacão das frentes de ondas em função de alguns parâmetros relevantes da dinâmica. Por fim, foi investigado o efeito de diferentes focos inicialmente localizados, bem como os padrões de espalhamento alcançados descrevendo as configurações de coexistência e dominância de uma das espécies. / In this work we propose and study through analytical and numerical analysis a model that des- cribes the interaction between two bacterial strains considering competition for resources and allelopathic suppression. The allelopathic phenomenon can be found in populations of bacteria, algae, plants, fungi and is characterized by the release of toxic substances in the environment which may inhibit or kill other species. Specifically, in the case of bacteria, such as Escherichi- lia coli, the toxin release and absorption processes involve specialized channels and receptors present in the cell membrane. These toxins or allelochemicals are synthesized and released under cellular stress, diffuse into the extracellular medium and bind to the membrane recep- tors in other cells that direct the toxin to the cellular DNA. Mathematically, the model contains four partial differential equations of the reaction-diffusion type and the results can be analyzed considering four different scenarios associated to the toxin concentration released by each species. If the two strains release microcins in low concentration and there is a high interspeci- fic competition between the two strains, the spatially homogeneous dynamics of the stationary state exhibits bistability between two distinct fixed points. In turn, species coexistence occurs at low competitive pressure and the extinction of one species by the other is observed when one species is a strong and the other is a weak competitor. When the two species, or even just one of them, release toxins at high concentrations, the regions of coexistence, bistability and extinction of one species change, but species diversity can be sustained. In these cases, the parameters describing the sensitivity and mortality by the toxin are responsible for the changes. The effect of spatial structure was obtained by investigating the invasion of are species over the other which depends on several direct pressures. In this investigation we look for traveler type wave solutions. We determine the velocities of the invasion wavefronts as a function of some relevant dynamic parameters and study the diffusion from focus initially located.

Esta tese é composta por três ensaios. No primeiro, mostramos em nosso modelo básico que economias formadas exclusivamente por produtores e parasitas podem cair em armadilhas de pobreza, desde que ambos grupos se comportem de acordo com a dinâmica de Lotka-Volterra. Contudo, a introdução de um limite para o crescimento do produto e de expectativas por parte dos agentes exclui o resultado de armadilha em seus múltiplos equilíbrios. Nossa conclusão, entretanto, é similar para ambos modelos estudados: melhora na proteção aos direitos de propriedade por parte do Estado pode fazer com que a armadilha de pobreza seja superada, no modelo básico; e afetar a estabilidade dos equilíbrios, no modificado, fazendo com que resultados econômicos com maior produto tornem-se estáveis. No segundo ensaio, obtemos condições sob as quais a função perda do banco central é estritamente convexa em quatro estados distintos da economia: economia aquecida, em recessão, inação alta e produto alto. Encontramos, ainda, que quando in- ação e produto são funções lineares do instrumento de política monetária, a convexidade é garantida para qualquer um dos quatro estados citados. Ao estendermos nossa análise a vários instrumentos, encontramos que apenas linearidade já não é mais suficiente para a garantia do formato da função perda. Nossos resultados fornecem, ainda, condições sob as quais existirá dependência entre os instrumentos de política monetária. Por fim, o terceiro ensaio estuda regimes de metas de inação, nos quais agentes podem influenciar a política monetária através das expectativas de mercado reportadas ao banco central. Este, por sua vez, deve formular a política monetária considerando que tal influência pode ser usada em benefício dos próprios agentes. Modelamos essa relação estratégica como um jogo sequencial entre uma instituição financeira representativa e o banco central. Mostramos que quando a autoridade monetária escolhe apenas o nível da taxa de juros, existe um potencial viés inflacionário na economia. Esse viés é superado quando a oferta de moeda torna-se um segundo instrumento de política. Ainda mostramos que penalização de instituições más previsoras também pode ser um mecanismo eficiente de ancoragem de expectativas. / This thesis consists of three essays. In the first one, we show in our basic model that economies consisted exclusively by producers and parasites may fall into poverty traps, assuming that both groups behave according to the dynamics of Lotka-Volterra. However, the introduction of an upper bound on the output growth and expectations for the agents excludes the result of trap in its multiple equilibria. Our conclusion, nevertheless, is similiar for both studied models: improved protection of property rights by the state can mitigate the poverty trap possibility in the basic model, and affect the stability of equilibria in the modified one, making that economic outcomes with higher output become stable. In the second essay, we obtain conditions under which the central bank's loss function is strictly convex in four different states of the economy: booming economy, recession, high inflation and high output. Moreover, we found that when inaction and output are linear functions of monetary policy instruments, convexity is guaranteed for any of the four states mentioned. When we extend our analysis to the case of many instruments, we found that only linearity is not sufficient to guarantee the shape of loss function. Our results also provide conditions under which there exists dependence between instruments of monetary policy. Finally, the third essay studies the ination targeting regimes, in which agents can influence the monetary policy through market expectations reported to the central bank. Monetary authority, in its turn, should formulate the monetary policy considering that this influence may be used for the benefit of agents themselves. We model this strategic relationship as a sequential game between a representative financial institution and the central bank. We show that when the monetary authority chooses only the level of interest rates, there is a potential inflationary bias in the economy. This bias is solved when the money supply becomes a second instrument of policy. In addition, we show that to impose penalty on the worse predictor institutions may also be an efficient anchoring expectations mechanism.

Técnicas como a harmonização da velocidade procuram gerir e controlar o tráfego com base nas condições de tráfego das rodovias em tempo real. A harmonização da velocidade utiliza limites de velocidade variáveis (L.V.V.) para fornecer aos condutores uma velocidade de operação mais apropriada, normalmente inferior ao limite de velocidade estático indicado, em resposta as condições dinâmicas das vias. O L.V.V. tem demonstrado capacidade de melhorar a mobilidade e a segurança nas rodovias. Com isso, modelos de avaliação de risco de colisão em tempo real são frequentemente adotados para quantificar os riscos de ocorrência de colisões em estudos de implantação do L.V.V. Na maioria dos estudos sobre L.V.V., modelos de probabilidade de colisão são adotados apenas para mensurar o desempenho do sistema. Estes algoritmos de controle de L.V.V. não levam em conta o risco de colisões em períodos futuros, e assim não usam impactos do L.V.V. para escolher o plano de controle com relação à segurança. No Brasil, estratégias de harmonização da velocidade não são empregadas. Como as condições de tráfego nas rodovias brasileiras não são homogêneas, e cada faixa de tráfego normalmente possui médias de velocidades, intensidades de fluxo e composições de tráfego diferentes, técnicas como o L.V.V Podem oferecer benefícios ao harmonizar as velocidades entre as faixas e assim retardar o aparecimento de congestionamentos, reduzir o número de ultrapassagens e o risco de colisões. Dessa forma, este trabalho busca avaliar a relação entre as características do tráfego e a probabilidade de ocorrer conflitos entre veículos, para assim desenvolver um modelo matemático capaz de expressar tal relação – usando como estudo de caso um trecho da rodovia BR-290/RS, situada na região metropolitana da cidade de Porto Alegre. Este modelo matemático alimenta um algoritmo L.V.V., empregado em um micro simulador de tráfego, para controlar o tráfego com o objetivo de aumentar a segurança. Resultados indicam que o modelo proposto classificou corretamente 87% dos conflitos efetivamente ocorridos em campo. Os resultados de simulação indicam que o emprego do sistema L.V.V. contribuiu significativamente para a redução da probabilidade de conflitos. Ainda, o L.V.V. aumentou as velocidades médias nos períodos de fluxo elevado, e também reduziu o desvio padrão das velocidades – oferecendo um tráfego mais homogêneo – que contribui para a redução do número de trocas de faixa e, consequentemente, para um aumento da segurança. / Techniques such as speed harmonization seek to manage and control traffic based on road traffic conditions in real time. Speed harmonization uses variable speed limits (VSL) to provide drivers with a more appropriate speed, usually below the stated static speed limit, in response to dynamic road conditions. The VSL has demonstrated its ability to improve mobility and road safety. Thus, real-time collision risk assessment models are often adopted to quantify the risk of collisions occurring in VSL implantation studies. In most VSL studies, collision probability models are utilized only to measure the system performance. These VSL control algorithms do not take into account the risk of collisions in future periods, and thus do not use the VSL impacts to choose the control plan concerning safety. In Brazil, Speed harmonization strategies are not employed yet. As the traffic conditions on Brazilian highways are not homogeneous, and each traffic range usually has different average speeds, flow intensities, and traffic compositions, VSL techniques can offer benefits by harmonizing speeds between lanes, slowing down congestion, reducing the number of overtaking and the risk of collisions.( Continue) Thus, this work seeks to evaluate the relationship between traffic characteristics and the probability of conflicts between vehicles, in order to develop a mathematical model capable of expressing such a relation - using as a case the BR-290/RS freeway, located in the Porto Alegre metropolitan area. This mathematical model will then feed a VSL algorithm, employed in a micro traffic simulator, to control traffic and increase safety. Results indicate that the proposed model correctly classified 87% of the conflicts actually occurred in the field. The simulation results indicate that the VSL contributed significantly to reducing the conflicts likelihood. Even more, the VSL increased the average speeds for high flow periods, and also reduced the standard deviation of speeds - offering a more homogeneous traffic - which contributes for reduction in the number of lane changes and, consequently, to an increase in safety.

As séries temporais financeiras são marcadas por comportamentos complexos e não-lineares. No mercado financeiro, além da trajetória das cotações, a sua variabilidade, representada pela volatilidade, consiste em importante informação para o mercado. Redes neurais são modelos não lineares flexíveis com capacidade de descrever funções de distintas classes, possuindo a propriedade de aproximadores universais. Este trabalho busca empregar redes neurais, especificamente Perceptron de múltiplas camadas com uma única camada escondida alimentada para frente (Feedforward Multilayer Perceptron), para a previsão da volatilidade. Mais ainda, é proposto um modelo híbrido que combina o modelo GARCH e redes neurais. Os modelos GARCH e redes neurais são estimados para duas séries financeiras: Índice S&P500 e cotações do petróleo tipo Brent. Os resultados indicam que a volatilidade aproximada por redes neurais é muito semelhante as estimativas dos tradicionais modelos GARCH. Suas diferenças são mais qualitativas, na forma de resposta da volatilidade estimada a choques de maior magnitude e sua suavidade, do que quantitativas, apresentando critérios de erros de previsão em relação a uma medida de volatilidade benchmark muito próximos. / The financial time series are characterized by complex and non-linear behaviors. In addition to the financial market trend in prices their variability or volatility, a risk estimate, is important information for the market players. Neural networks are flexible nonlinear models capable of describing functions of different classes, having the property of universal approximators. This paper employs neural networks, specifically one hidden layer feedforward Multilayer Perceptron, for volatility forecasting. Moreover, we propose a hybrid model that combines the GARCH model with neural networks. The GARCH and neural network models are estimated over two financial series: the S&P500 composite index and prices of Brent oil. The results indicate that the volatility approximated by neural networks is very similar to that estimated by the traditional GARCH models, while their differences are more qualitative than quantitative, with information content that differs from and complements each other for different market environments.