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Obtención del hamiltoniano cuántico y clásico de un sistema espín-bosón con polarización circularSolano Reynoso, Walter Mario January 2008 (has links)
El análisis de la interacción entre la radiación electromagnética y un sistema cuántico compuesto por un gas de átomos hidrogenoides se realiza inicialmente determinando el hamiltoniano de interacción desde una perspectiva cuántica entre un sistema de espines y bosones. Lo novedoso de la determinación realizada aquí es que consideramos la polarización circular para los bosones. El hamiltoniano clásico de la interacción espín-bosón se determina como el valor esperado del hamiltoniano cuántico, donde los vectores de estados están definidos como los estados coherentes del sistema de espínes.
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Design and measurements of an optical system for Alma Band 1Tapia Labarca, Valeria Victoria January 2015 (has links)
Magíster en Ingeniería Eléctrica / El proyecto astronómico ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, es el radiobservatorio interferométrico más grande del mundo. Se compone de 66 antenas con diámetros de 7 y 12~m, ubicadas en el norte de Chile a una altitud de 5000~m sobre el nivel del mar. Su excelente localización y tecnología proveerán sensibilidad y resolución sin presedentes para el estudio de los origenes del universo, formación y evolución de galaxias, estrellas, planetas y la compleja química del medio interestelar. Por ello, ALMA constituye un gran desafío en diversas áreas de la ciencia y la tecnología.
En esta tesis se presenta el diseño, contrucción y caracterización del sistema óptico para el receptor heterodino de la Banda 1 de ALMA. Este sistema combina una serie de exigentes especificaciones técnicas, limitaciones de construcción y restricciones de costo que requieren equilibrarse. El sistema debe cubrir el rango de frecuencia entre 35-50 GHz (con el objetivo de extenderlo hasta 52 GHz) sin ninguna sintonización mecánica, lograr un eficiencia de apertura para toda la banda que supere el 80%, poseer una apertura de polarización superior a 99.5%, incluir en torno a 10 K de ruido, poseer un error de alineamiento menor a 5~mrad respecto a la posición nominal y no debe interferir con los dispositivos ya existentes. Además, el sistema debe ser compatible para las antenas de 7 y 12 m, que poseen un ángulo de iluminación distinto al secundario.
El sistema óptico consiste en una antena tipo bocina compacta corrugada, una membrana de gore-tex y membrana ranurada de teflón como filtros de las etapas de 15 y 110 K, respectivamente, y un lente con zona biconvexo fabricado de polietileno que incluye corrugaciones como capa anti-reflectora. Está tesis se enfoca en la antena tipo bocina y el lente.
El proceso de diseño de los dipositivos se realizó de manera iterativa, por lo que dos modelos de antenas tipo bocina y tres lentes de una zona son presentados. El diseño de las antenas consistió en determinar las características necesarias del patrón radiativo utilizando modelos cuasiópticos. Luego se optimizó su perfil utilizando ténicas de adaptación modal y algoritmos genéticos. El procedimiento de diseño de lentes fue similar al utilizado para la bocina. Primero, se consideraron como parámetros iniciales los valores calculados mediante el modelo quasioptico y luego se realizaron análisis de sensibilidad utilizando la ténica de método de los momentos y método de elementos finitos.
El mejor sistema en simulación corresponde a la segunda versión de la antena y la tercera del lente. Este sistema cumple totalmente las especificaciones mencionadas, logrando eficiencias de apertura mejores que 80.4% para toda la banda. La temperaturas de ruido promedio calculada es de 10.4 K, donde el lente presenta la mayor contribución con aproximadamente 7 K. Además, el sistema es compatible para la antena de 7 y 12 m, si el lente se desplaza 5.66 mm hacia el centro del criostato en la configuración de 7 m, con degradaciones en eficiencia de apertura menores a 0.5%.
Por último se presentan dos sistemas caracterizados, correspondientes a la primera antena más la primera o segunda lente, pues al momento de escribir esta tesis, el resto de dispositivos se encontraban en construcción. El mejor sistema medido poseen eficiencias de apertura mejores que 79.2% en excelente concordancia con las simulaciones. Además, se han identificado algunas fuentes de error que poseen las mediciones, incluyendo errores en alineamientos y cambios de fase por temperatura.
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Caracterização de estruturas de ondas lentas helicoidais para utilização em TWT de potência / Helical Slow-Wave Structures Characterization for Power TWT ApplicationsLopes, Daniel Teixeira 19 October 2007 (has links)
Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo matemático e um aparato de medidas, que têm como objetivo auxiliar no projeto e na caracterização de estruturas de ondas lentas para válvulas de ondas progressivas. O objetivo é obter as características de velocidade de fase e de impedância de interação de uma dada estrutura de ondas lentas. Modelou-se matematicamente uma estrutura de ondas lentas do tipo ringbar como uma hélice dupla contraposta, de forma que se obteve uma série de resultados teóricos já publicados e outros inéditos. Desenvolveu-se um aparato de medida em microondas para a caracterização experimental da estrutura de ondas lentas sob análise. Apresentam-se os procedimentos de medida e os resultados experimentais obtidos, comparando-os com as predições do modelo matemático. Os resultados experimentais apresentaram boa reprodutibilidade e distaram dos teóricos de acordo com o esperado. Considerou-se que o modelo matemático e o aparato de medida, bem como as técnicas experimentais, já constituem uma importante ferramenta que será de fundamental importância no projeto e fabricação de válvulas de ondas progressivas. / In this work, a mathematical model and a measurement apparatus for aiding in the project and characterization of slow-wave structures for highpower traveling-wave tubes were developed. The objective is to obtain the phase velocity and the interaction impedance characteristics of a given slow-wave structure. A ring-bar slow-wave structure was mathematically modeled as a contrawound helix in a such way that several published and still unpublished results could be achieved. A microwave measurement apparatus was developed for the experimental characterization of the slow-wave structure under analysis. The measurement procedures are presented and the experimental results are compared to the theoretical predictions. The experimental results presented good reproducibility and differed from the theoretical ones in an expected way. It was considered that the mathematical model and the measurement apparatus, as well experimental procedures, already constitute a very important tool, which will have fundamental role in the design and manufacture of traveling-wave tubes.
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Estudo e aplicação das micro-ondas acopladas ao processo oxidativo avançado Fenton na degradação do corante tartrazina / Study and application of microwave coupled to Fenton advanced process in the degradation of tartrazineSabatini, Natália Sabes 27 June 2014 (has links)
Esta dissertação teve como objetivo estudar o acoplamento das micro-ondas ao processo Fenton para o tratamento de uma solução de um corante azóico, tartrazina, 300 mg L-1. Para isso, foi realizado um planejamento fatorial 24 para a determinação dos efeitos dos fatores quantitativos: pH, concentração (razão) de Fe2+/H2O2 e vazão; e do uso das micro-ondas como fator qualitativo, sobre o tratamento. A variável-resposta utilizada foi a porcentagem de descoramento obtida pela área sob o espectro de absorção na região do visível (400 a 700 nm). Os resultados indicaram que o único fator estatisticamente significativo foi o pH. A partir dessa informação, outras avaliações foram realizadas a fim de se reforçar o resultado obtido. Realizaram-se análises de mineralização, ecotoxicidade e cromatografia liquida de alta eficiência, nas melhores condições de tratamento a fim de se comparar os processos Fenton e Fenton acoplado às micro-ondas: [Fe2+] = 1,2 mmol L-1, [H2O2] = 12 mmol L-1, pH 6 e tempo de reação de 25 min. Não foram observadas diferenças significativas de mineralização entre os processos Fenton e Fenton acoplado às micro-ondas, assim como na cromatografia liquida de alta eficiência e na ecotoxicidade. Em condições intermediárias utilizadas no planejamento experimental [Fe2+] = 1,0 mmol L-1, [H2O2] = 10 mmol L-1 e pH 7, variou-se a potência do forno de micro-ondas de 244,2 a 628,0 W e o tempo de residência de 7 a 90 s. Também não houve diferença significativa, tanto no desempenho de descoramento quanto na mineralização. Usando-se uma lâmpada de descarga sem eletrodo por 25 min após a reação de Fenton, mais uma vez não houve diferença significativa entre os processos Fenton e foto-Fenton. Conclui-se, portanto, que dentro da faixa estudada as micro-ondas não interferiram no processo. / This thesis aimed at studying the coupling of microwaves to the Fenton process for the treatment of an azo dye solution, tartrazine, 300 mg L-1. For that, a 24 factorial design was performed to determine the effects of the quantitative factors: pH, Fe2+/ H2O2 concentration (ratio) and flow rate; and the use of microwaves as a quali-tative factor on the treatment. The response-variable was the percentage of color removal obtained by the area under the visible absorption spectra (400 to 700 nm). The results indicated pH as the sole statistically significant factor. Further investiga-tions were performed in order to corroborate the previous result. Mineralization, eco-toxicity, and high performance liquid chromatography analyses were performed with the best treatment conditions in order to compare the Fenton process with the one coupled to microwaves: [Fe2+] = 1.2 mmol L-1, [H2O2] = 12 mmol L-1, pH 6, and reac-tion time of 25 min . No significant differences were observed in mineralization by both processes, as well as in high performance liquid chromatography and ecotoxici-ty analyses. With other conditions also used in the factorial design, [Fe2+] = 1.0 mmol L-1, [H2O2] = 10 mmol L-1, and pH 7, the microwave oven power (244.2 to 628.0 W) and residence time (7 to 90 s). No significant differences, both in color removal and in mineralization were noriced. By using a discharge electrodeless lamp for 25 min after the Fenton reaction, once again no significant difference between Fenton and photo-Fenton processes were noticed. Therefore, it can be concluded that, within the studied range, the microwaves did not interfere in the process.
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Detecção óptica de onda de LambRodrigo Andrade Cavalcanti Araujo 01 December 1996 (has links)
Esta tese apresenta a análise teórica e experimental da detecção de onda de Lamb em sólido isotrópico, através da utilização de um interferômetro óptico tipo Mach-Zehnder heterodino. Foi desenvolvida uma formulação para analisar a interação acusto-óptica superficial que utiliza a onda de Lamb, levando-se em consideração ambas as componentes de deslocamento acústico geradas pela onda de Lamb. Os resultados dessa análise revelaram que, ao contrário do que é regularmente divulgado na literatura, existem situações onde a difração acusto-óptica decorre também devido à componente horizontal do deslocamento acústico gerado pela onda de Lamb. A formulação desenvolvida também proporciona uma abordagem rigorosa para o estudo das técnicas de detecção síncrona e assíncrona aplicadas à detecção óptica de onda acústica. Os resultados obtidos possibilitam uma compreensão detalhada da dependência das características do sinal elétrico obtido na saída do circuito de detecção, em função da posição do ponto de interação com relação à região de geração da onda de Lamb, bem como da influência da fase e amplitude do oscilador local nas características medidas do espectro do sinal de saída do interferômetro. Na parte experimental, a detecção óptica de onda de Lamb é investigada através da utilização do interferômetro na condição onde o feixe óptico incidente sobre o corpo de prova apresenta diâmetro significativamente menor que o comprimento de onda acústico. As medidas realizadas, utilizando as técnicas de detecção síncrona e travamento de fase, PLL, revelaram o comportamento periódico que o sinal detectado apresenta como função da distância do ponto de interação à região de geração da onda de Lamb. Os resultados experimentais incluem ensaios com onda de Lamb variando harmonicamente como o tempo. Através deles, foi possível determinar a velocidade de fase da onda de Lamb gerado pelo transdutor piezoelétrico.
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Simulação de escoamentos aerodinâmicos reativos em desequilíbrio químico com ondas de choqueMarco Antonio de Miranda Carvalho 01 August 1992 (has links)
Este trabalho trata do modelamento e simulação de escoamentos que apresentam elevados gradientes de propriedades, tais como ondas de choque e superfícies de contato, em que o fluído é considerado uma mistura reativa de gases perfeitos. Serão estudados diversos problemas representativos desta classe de escoamentos, para comparação com resultados disponíveis na literatura especializada. O presente estudo considerará a solução numérica das equações de Euler acopladas a um modelo de cinética química. A parte do equacionamento correspondente aos termos convectivos será discretizada por diferenças finitas utilizando para integração o algorítmo TVD explícito de Harten. Os termos de variação de concentração de espécies, devido às reaçõesquímicas, serão integrados no tempo por um esquema multipasso explícito, de passo ajustável, do tipo Adams-Bashforth. A fim de se conseguir maior robustez no processo numérico são utilizadas médias de Roe, aplicadas às soluções de Riemann para o cálculo de propriedades médias, assim como operadores de ordem de precisão espacial reduzida para o cálculo de pontos adjacentes às fronteiras. As condições de contorno são implementadas usando-se, quando possível, o conceito de relações características unidimensionais, inclusive para paredes. Os resultados obtidos demostram a potencialidade do método numérico para aplicações em escoamentos com grandes gradientes de propriedades. A robustez do esquema unidimensional é preservada no esquema bidimensional com uma diminuição aceitável do número de CFL. A introdução do integrador químico no esquema numérico aumentou significativamente o tempo de processamento por ponto da malha por iteração, contudo as propriedades relevantes ao processo de combustão são calculadas e se mostram comparáveis com os resultados da bibliografia especializada.
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Geração e deteção de ondas de Langmuir em um plasma quiescente confinado por campo multi-dipolo magnéticoEdevaldo Donizetti de Campos 01 September 1991 (has links)
Documento não possui resumo.
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Implementação, testes e avaliação do método SASW (Spectral Analysis of Surface Waves) / not availableMarchioreto, Adriano 27 March 2002 (has links)
O SASW (\"Spectral Analysis of Surface Waves\") é um método geofísico de ensaio não destrutivo, baseado na geração e detecção de ondas elásticas de superfície (Rayleigh), e o estudo da natureza dispersiva desta onda. A aplicação desse método em geotecnia objetiva, a partir da determinação das velocidades de propagação das ondas S, definir os parâmetros elásticos dinâmicos dos diferentes materiais em subsuperfície. Este trabalho visou o desenvolvimento de um sistema instrumental para registro de ondas sísmicas e sua utilização na implementação, teste e avaliação do método SASW. O método SASW envolve a detecção de ondas superficiais do tipo Rayleigh e é realizado na superfície do terreno, não necessitando de furos de sondagem ou qualquer outra infraestrutura, tornando-se assim mais econômico do que os dois métodos sísmicos mais usados para o estudo de parâmetros elásticos do solo (\"crosshole\" e \"downhole\"), pois ambos métodos medem as velocidades de propagação de ondas de corpo P e S, e requerem a perfuração e revestimento de furos de sondagem. Como a natureza dispersiva da onda se dá em termos de freqüência, todo o processamento dos sinais é realizado no domínio da freqüência. A metodologia para execução dos ensaios SASW envolve três etapas: a) aquisição dos dados de campo; b) determinação da curva de dispersão das ondas Rayleigh e c) Inversão da curva de dispersão para obter um perfil de velocidade da onda S. Para cada uma das etapas foi feita uma descrição dos procedimentos adotados, com especial ênfase ao tópico b, uma vez que no processo de cálculo das curvas de dispersão ocorrem os maiores problemas do método. Foram escolhidos para apresentação e descrição três estudos de caso que permitiram discutir e avaliar em detalhe a aplicabilidade, vantagens e desvantagens do método. No primeiro caso, considerado como bom, as curvas de dispersão obtidas para diferentes espaçamentos de geofones se sobrepuseram numa ) determinada faixa de freqüências. No segundo exemplo, classificado como de qualidade intermediária, as curvas variaram pouco de uma para outra. No terceiro exemplo, considerado ruim, as curvas para diferentes espaçamentos entre geofones não convergiram, tendo sido necessário tentar uma nova estratégia para confeccionar a curva de dispersão representativa da área. A terceira etapa do método consiste na inversão da curva de dispersão. Diversos modelos iniciais foram gerados e todos eles, após algumas dezenas de iterações, apresentaram a mesma tendência. Para os ensaios no campus da USP obtiveram-se as curvas de dispersão coincidentes que permitiram a obtenção de um modelo de velocidade consistente. No caso do campus da UNICAMP os valores concordaram bem até 4 metros de profundidade com os valores de velocidade obtidos pelo ensaio \"crosshole\", porém para profundidades maiores do que 4 metros os valores divergem. No caso da UNESP (Bauru) os valores de ambos os métodos divergiram totalmente. Concluiu-se que, apesar do sistema instrumental desenvolvido ter se comportado bem, a completa automatização do ensaio é impossível pois no método de geração de curvas de dispersão, a intervenção do intérprete é fundamental. Isto é devido, em grande parte à dificuldade de geração de ondas de baixa frequência. / The Spectral Analysis of Surface Waves (SASW) is a non-destructive test based on the generation and detection of elastic surface waves (Rayleigh), and the study of the dispersion behavior of these waves. The application of this method to geotechnical problems aims at defining the elastic parameters of the different materials from the determination of the S wave propagation velocity. The objective of this thesis was to develop an instrumental system to record seismic waves and its utilization in the implementation, test and evaluation of the SASW method. The SASW method consists in the detection of Rayleigh surface waves and do not require boreholes or any other infrastructure since it is performed from thesurface. This allows it to be more economical than the crosshole or downhole tests that require the perforation and casing of boreholes to measure the P and S propagation velocities. The processing is carried out in frequency domain since the dispersive nature of the wave is in terms of frequency. The SASW methodology consists in three steps: a) data acquisition; b) determination of the dispersion curve of the Rayleigh wave and c) the inversion of the dispersion curve to obtain an S wave profile. It is presented a description of the adopted procedure for each step of the processing. Care was taken with the b) item since the major problems of the method appear during the calculation of the dispersion curve. Three case studies were presented. This allowed discussing and evaluating in detail the applicability, advantages and disadvantages of the method. The first case, classified as good, the dispersion curves, calculated from different geophone spacing, overlapped in a certain frequency window. In the second study, classified as intermediate quality, the dispersion curves presented some variations. The third example, classified as bad, the dispersion curves from different geophone spacing did not converge and it was necessary to try a new methodology to generate the dispersion curve of the area. The third step of the method consists in the inversion of the dispersion curve. Several initial models were generated and, after few dozens of iterations, presented the same trend. For the experiments in the USP campus very coincident dispersion curves were obtained and, consequently, a very consistent model was generated. In the UNICAMP campus case study the values agreed well, up to 4 meters of depth, with the crosshole results but diverge for higher depths. In the UNESP campus case study the results diverge completely. It was concluded that the instrument developed was appropriate to perform SASW tests. The automation of the tests is not possible due to the need of a high degree of interpret intervention. It is due mainly to the difficult to generate low frequencies.
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Desarrollo de un biosensor en base a dos cristales de onda acústica de superficie a 80 MHz aplicada a la calidad de productos agrícolasTello Rivera, Frans Erick 04 May 2012 (has links)
El presente documento de tesis con el título: “Desarrollo de un biosensor en base a
dos cristales de Onda Acústica de Superficie a 80 MHz aplicada a la calidad de
productos agrícolas” del área de bioingeniería, tiene como objetivo principal la
implementación del circuito electrónico de un biosensor tomando como sugerencia
un diseño previo realizado., para comprobar la validez del diseño y realizar cambios
y/o mejoras si fueran pertinentes. Se plantea que este biosensor pueda ser
enfocado a mejorar la calidad de los productos alimenticios, siendo el biosensor un
dispositivo que facilite el proceso de selección de los productos, identificando si
estos productos contienen patógenos en su organismo.
Paa el desarrollo de la electrónica de este biosensor se plantea el uso del Cristal de
Onda Acústica de Suerficie (SAW), pues se usa la propiedad de la piezoelectricidad
de los cristales, por la cual miden el cambio directo de masa inducidos por la
inserción de un complejo patógeno-antigeno mediante la oscilación de su superficie
a determinada frecuencia.
Para la implementación se tomó en cuenta el diseño de los dos osciladores, uno de
referencia y uno de prueba, cada lazo conteniendo un cristal “SAW”, una etapa de
amplificación de ganancia RF, una etapa divisora de frecuencias, una etapa de
desplazamiento de fase y una etapa atenuadora de ganancia. Finalmente a la
salida de los lazos osciladores una etapa de resta de frecuencias (resta de
frecuencias), con el objetivo de que determine la presencia de patógeno-antigeno,
si a la salida de esta etapa presenta un valor distinto a frecuencia cero Hertz. La
validez de esta etapa es de suma importancia, en el hecho de que determina si el
biosensor cumple su función de selector de productos y que pueda ser usado en el
sector de calidad alimentaria. Debemos entender también que este biosensor debe
ser tal que pueda detectar oscilaciones de frecuencias en Hertz o KiloHertz, ya que
la masa el sustrato que se insertará en el cristal será microscópica oscilando a
estas frecuencias.
La validez del desarrollo de la investigación servirá como punto clave para continuar
con la investigación, en este caso en el campo químico, donde el dispositivo será
de real utilidad en la industria agroalimentaria si es complementada con un estudio
químico, partiendo de la investigación acotada en el presente documento. / Tesis
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Aspectos da Variabilidade Espacial e Arrasto em Sítios Experimentais da Floresta AmazônicaSouza, Cledenilson Mendonça de 12 September 2014 (has links)
Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-08-24T14:23:48Z
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Previous issue date: 2014-09-12 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas - FAPEAM / In this doctoral thesis is characterized and studies the forest-atmosphere
interaction through nonlinear tools using data from micrometeorological towers and
high-resolution environmental satellites images.
We analyzed the forest-atmosphere interaction and characteristics of horizontal
heterogeneity regarding the Amazonian experimental sites Sustainable Development
Reserve Uatumã (1 56 'S 2 21' S and 59 16 'W 57 57' W) and the Biological Reserve in
Jarú Rondônia (10 05 'S 10 19' S and 61 35 'W 61 57' W), which contain primary forest.
We analyzed the average aspect vertical wind profile above and inside the canopy
structure, such as analytical expressions for it, for example, a hyperbolic tangent
function and its variant, considering also the variability of the inflection point of the
height of the profile and its relation to the scale of the occurrence of coherent structures.
We studied aspects of surface drag and consequences of its existence drains
above dense forests. We have investigated the occurrence of gravity waves (GWs)
above experimental site in central Amazonia, generated by the ground swell in the
nocturnal boundary layer (NBL). We used the number of internal waves to classify
Scorer forced by gravity or no topography. To this were certain characteristic scales of
rolling terrain for various wind directions between wind north-east and south-east,
which are prevalent in the region. Altimetric data were used with a resolution of 30 m,
which provided information to detect the characteristic length scales of the terrain
undulations in specific directions via multi-scale analysis using the Continuous Wavelet
Transform with a Morlet wavelet analyzer. Were also used meteorological data
measured in a tower 80 meters high (2 08 '40.0 "S 59 ° 00' 10.0" W) which lies
approximately 130 meters above sea level, as part of German-Brazilian scientific project
"ATTO" (Amazonian Tall Tower Observatorium) in experimental site of Sustainable
Development Reserve Uatumã, northeast of Amazonas. The results showed that most of
the GWs detected satisfied the criterion Steeneveld et al. (2009) to characterize waves
induced Orografically. Those who did not meet this criterion were detected preferably
in two arcs centered on meteorological tower, the first in which the wind direction was
between 0° to 45°, and the second, with the wind direction between 120° and 180°.
WGs events not forced by the topography are associated with the "Night Regime
Turbulence 3" proposed by Sun et al. (2012), where the local effects do not predominate
in the generation of turbulence, but effects associated with strong descending air
movements and located in time (the top-down phenomena).
As part of the characterization of horizontal heterogeneity of the land, we used high
spatial resolution satellite imagery (IKONOS, 1 -4 m) to investigate aspects of
variability in scale texture regions covered by the forest and deforested area in the
Rebio- Jarú. We sought to determine the existence of possible variability patterns in the
texture of vegetation cover for scale in both regions covered by forest, pasture, forestpasture, cultivated area and water bodies. The detection of texture characteristic scales
was developed through directional study based on the application of Continuous
Wavelet Transform Two-dimensional, using the Morlet wavelet function of analyzer.
The Recurrence Analysis and its quantifiers was a method of analysis of
nonlinear time series used to discriminate regions covered by forests of others with
different land uses in the area located west of the Brazilian Amazon from a satellite
image of high resolution . This was done as part of efforts to identify and characterize
heterogeneity patterns of tropical forest and other areas with coverage in the Amazon
region. The results suggest the existence of possible preferential axes of texture patterns
in forested areas and specific standards for areas with different land cover and water
bodies.
In addition to these results and innovative methodologies, the conclusion of this
study highlights the importance of adequately characterize the horizontal variability of
the land and to investigate aspects of the relationship between this variability and the
occurrence of specific physical phenomena in the atmospheric boundary layer. This type
of research will point certainly innovative ways to identify the most appropriate
parameterization of forest-atmosphere exchange processes in complex terrain. / Nesta tese de doutorado caracteriza-se e estuda-se a interação floresta-atmosfera
por meio de ferramentas não-lineares utilizando dados de torres micrometeorológicas e
de imagens de alta resolução de satélites ambientais.
Foram analisadas a interação floresta-atmosfera e características da
heterogeneidade horizontal referentes aos sítios experimentais amazônicos de Reserva
de Desenvolvimento Sustentável de Uatumã (1º 56' S 2º 21' S e 59º 16' W 57º 57' W) e
da Reserva Biológica do Jarú em Rondônia (10º 05' S 10º 19' S e 61º 35' W 61º 57' W),
os quais contêm floresta primária. Foram analisados aspectos do perfil vertical do vento
médio acima e no interior do dossel florestal, tais como expressões analíticas para ele,
como, por exemplo, a função tangente hiperbólica e variante suas, considerando-se
inclusive a variabilidade da altura do ponto de inflexão do perfil e sua relação com a
escala de ocorrência de estruturas coerentes.
Foram estudados aspectos do arrasto superficial e consequências de sua
existência em escoamentos acima de florestas densas. Procurou-se investigar a
ocorrência de ondas de gravidade (OGs) acima de sítio experimental na Amazônia
central, geradas pela ondulação do terreno na camada limite noturna (CLN). Utilizouse o número de Scorer para classificar ondas internas de gravidade forçadas ou não pela
orografia. Para isso foram determinadas escalas características das ondulações do
terreno para várias direções do vento compreendidas entre vento de norte-leste e de
leste-sul, que são predominantes na região. Foram utilizadas imagens altimétricas com
resolução de 30 m, as quais forneceram informações para a detecção de escalas de
comprimento características das ondulações do terreno em direções
específicas, via análise multi-escala, utilizando-se a Transformada Wavelet Contínua,
com uma wavelet analisadora de Morlet. Também foram utilizados dados
meteorológicos medidos em uma torre de 80 m de altura (2º 08' 40,0" S 59° 00' 10,0"
W) que se encontra aproximadamente a 130 m acima do nível do mar, como parte
integrante do projeto científico teuto-brasileiro “ATTO” (Amazonian Tall Tower
Observatorium), no sitio experimental da Reserva de Desenvolvimento Sustentável de
Uatumã, a nordeste do Amazonas. Os resultados mostraram que a maior parte das OGs
detectadas satisfizeram o critério de Steeneveld et al. (2009) para caracterização de
ondas induzidas orograficamente. Aquelas que não satisfizeram tal critério foram as
detectadas preferencialmente em dois arcos, centrados na torre meteorológica, o
primeiro, em que a direção do vento esteve entre 0º a 45º, e o segundo, com a direção do
vento entre 120º e 180º. Os eventos de OGs não forçadas pela orografia estão
associados ao “Regime Noturno de Turbulência 3” proposto por Sun et al. (2012), em
que os efeitos locais não predominam na geração de turbulência,
mas efeitos associados a fortes movimentos descendentes de ar bem localizados no
tempo (fenômenos do tipo top-down).
Como parte da caracterização da heterogeneidade horizontal do terreno, utilizouse imagem de satélite de alta resolução espacial (IKONOS, 1 -4 m) para
investigar aspectos da variabilidade em escala da textura de regiões cobertas pela por
floresta e desmatadas em área da Rebio-Jarú. Procurou-se determinar a existência de
possíveis padrões de variabilidade na textura da cobertura vegetal por escala em regiões
tanto cobertas por floresta, pastagem, floresta-pastagem, área cultivada e corpos de
água. A detecção de escalas características da textura foi desenvolvida por meio de
estudo direcional baseado na aplicação da Transformada Wavelet Contínua
Bidimensional, com a utilização da função wavelet analisadora de Morlet.
A Análise de Recorrência e de seus quantificadores foi um método de análise de
séries temporais não lineares utilizados para discriminar regiões cobertas por florestas
de outras com distintos usos da terra em área situada a oeste da Amazônia brasileira a
partir de uma imagem de satélite de alta resolução. Isso foi efetuado como parte dos
esforços para identificar e caracterizar padrões de heterogeneidade da floresta tropical e
de áreas com outras coberturas na região amazônica. Os resultados sugerem a existência
de possíveis eixos preferenciais de padrões de textura em áreas cobertas por floresta e
de padrões específicos para áreas com diferentes coberturas do solo e com corpos de
água.
Além desses resultados e metodologias inovadoras, a conclusão deste estudo
destaca a importância de caracterizar adequadamente a variabilidade horizontal do
terreno e de investigar aspectos da relação entre esta variabilidade e a manifestação de
fenômenos físicos específicos na camada limite atmosférica. Tal tipo de investigação
certamente apontará caminhos inovadores na busca de parametrizações mais adequadas
dos processos de troca floresta-atmosfera em terrenos complexos.
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