Nas últimas décadas, particularmente desde a década de 1970, testemunhou-se um rápido recuo das geleiras em várias partes dos Andes tropicais. Uma tendência de aquecimento foi observada na região durante o mesmo período, com um hiato recente desde no início de 2010. No entanto, este hiato pode não ser o principal fator a influenciar as observações de aquecimento e recuo das geleiras em altitudes elevadas nos Andes tropicais. Com o surgimento de imagens de alta resolução espacial e espectral, e de modelos digitais de elevação (MDE) de alta resolução, agora é possível compreender as mudanças multitemporais das geleiras, o que era difícil de realizar utilizando as técnicas tradicionais e os dados de baixa resolução. Neste trabalho foram calculadas as variações da linha de neve das geleiras selecionadas ao longo dos Andes tropicais desde o início de 1980. A linha de neve máxima observada durante a estação seca (inverno austral) nos trópicos pode ser considerada como equivalente à linha de equilíbrio que separa a zona de acumulação da zona de ablação. A fim de reduzir o erro na estimativa da linha de neve foram consideradas somente as geleiras com declividades menores que 20o. Dependendo da região estudada e da presença de cobertura de nuvens, foram selecionadas imagens de várias fontes. As imagens da série Landsat (MSS, TM, ETM+ e OLI), EO1 OLI, ASTER e IRS LISS III foram usadas junto com MDE do ASTER GDEM-v2. Três bandas espectrais (TM5 - infravermelho médio, TM4- infravermelho próximo e TM2 - verde) foram utilizadas para calcular a linha de neve durante a estação seca, aplicando limiares adequados para TM4 e TM2. Os conjuntos de dados meteorológicos de várias fontes também foram analisados para observar as mudanças na precipitação, na temperatura e na umidade que influenciam os parâmetros glaciológicos como: o balanço de massa e a linha de equilíbrio. Geleiras representativas nos trópicos internos e trópicos externos foram consideradas separadamente dentro de um novo quadro, que foi baseado na precipitação, umidade e condições de temperatura ao longo da América do Sul. Neste âmbito, os Andes tropicais são classificados em trópicos internos, trópicos externos úmidos do norte, trópicos externos úmidos do sul e os trópicos externos secos. O Vulcão Cotopaxi no Equador (trópicos internos), o Nevado Caullaraju-Pastoruri que é uma geleira na Cordilheira Branca no Peru (trópicos externos úmidos do norte), o Nevado Cololo na Cordilheira Apolobamba na Bolívia (trópicos externos úmidos do sul), o Nevado Coropuna na Cordilheira Ampato no Peru e o Nevado Sajama na Cordilheira Ocidental da Bolívia (trópicos externos secos) são as geleiras representativas de cada grupo consideradas neste estudo. As geleiras tropicais nos trópicos internos, especialmente as situadas perto da Zona de Convergência Intertropicais (ZCIT), são mais vulneráveis a aumentos na temperatura e menos sensíveis a variações na precipitação. Em contraste, as geleiras nos trópicos externos respondem à variabilidade de precipitação muito rapidamente em comparação com a variação de temperatura, particularmente quando se deslocam para as regiões subtropicais. A dependência do balanço de massa sobre as características de sublimação também aumenta a partir dos trópicos internos para os trópicos externos. As condições de aquecimento, com maior umidade, tendem a aumentar a perda de massa por causa do derretimento em vez da sublimação. A elevação da umidade nos trópicos externos pode alterar as geleiras dominadas pela sublimação (nos trópicos externos e subtrópicos) e para as geleiras dominadas por derretimento. Observa-se que as geleiras próximas da ZCIT (trópicos internos e trópicosexternos úmidos do sul) estão recuando mais rapidamente como uma resposta ao aquecimento global, enquanto que as geleiras nos trópicos externos úmidos do norte e trópicos externos secos mostraram recuo relativamente mais lento. Possivelmente isso pode ser devido à ocorrência de fases frias do El Niño - Oscilação Sul (ENOS) conjuntamente com a Oscilação Decenal do Pacífico (ODP). As anomalias observadas nas variáveis meteorológicas seguem os padrões de ODP e as variações anuais de linha de neve seguem eventos de El Niño particularmente na fase ODP quente. No entanto, uma forte correlação entre as variações da linha de neve e dos fenômenos ENOS (e ODP) não está estabelecida. As geleiras do Equador mostram menos retração em resposta à tendência de aquecimento se comparadas às observações feitas por outros pesquisadores na Colômbia e na Venezuela, provavelmente devido à grande altitude das geleiras equatorianas. Em poucas palavras, as geleiras menores e em baixas altitudes nos trópicos internos e trópicos externos úmidos do sul estão desaparecendo mais rapidamente do que outras geleiras nos Andes tropicais. Também se observou neste estudo a existência de uma propriedade direcional no recuo das geleiras, o que não se observou em quaisquer outros estudos recentes. As geleiras nas cordilheiras leste do Peru e da Bolívia, que alimentam muitos rios nos lados leste das cordilheiras orientais, estão recuando do que aquelas geleiras situadas nas encostas ocidentais dos Andes tropicais. / Recent decades, particularly since the late 1970s, witnessed a rapid retreat of glaciers in many parts of the tropical Andes. A warming trend is observed in this region during the same period, with a recent hiatus since the early 2010s. However, this hiatus is observed to have not influenced the retreat of high elevation glaciers in the tropical Andes. Due to the emergence of high spatial and spectral resolution images and high quality digital elevation models (DEM), it is now possible to understand the multi-temporal glacier changes compared with the techniques that existed a few decades before. We calculated the snowline variations of selected glaciers along the tropical Andes since the early 1980s. The maximum snowline observed during the dry season (austral winter) in the tropics can be considered as nearly equivalent to the equilibrium line that separates the accumulation zone from the ablation zone. In order to reduce the error in the estimated snowline, glaciers with slopes < 20o only were considered in this research. Depending on the study region and the presence of cloud cover, images from multiple sources were selected. Landsat series (MSS, TM, ETM+, and OLI), EO1 OLI, ASTER, and IRS LISS III images were used along with digital elevation models (DEM) from ASTER GDEM-v2. Three wavebands (TM5 - Middle Infrared, TM4 - Near Infrared, and TM2 - Green) were used to calculate the dry season snowline, after applying suitable threshold values to TM4 and TM2. Meteorological datasets from multiple sources were also analysed to observe the changes in precipitation, temperature, and humidity that influence key glaciological parameters such as the mass balance and the equilibrium line. Representative glaciers in the inner and the outer tropical Andes were considered separately within a new framework, which is based on the precipitation, humidity, and temperature conditions along the South America. In this framework, tropical Andes are classified in to inner tropics, northern wet outer tropics, southern wet outer tropics, and dry outer tropics. Cotopaxi ice-covered volcano, Ecuador (inner tropics), Nevado Caullaraju-Pastoruri Glacier, Cordillera Blanca, Peru (northern wet outer tropics), Nevado Cololo, Cordillera Apolobamba, Bolivia (southern wet outer tropics), and Nevado Coropuna, Cordillera Ampato Peru and Nevado Sajama, Cordillera Occidental, Bolivia (dry outer tropics) are the representative glaciers in each group considered in this study. Inner tropical glaciers, particularly those situated near the January Intertropical Convergence Zone (ITCZ), are more vulnerable to increases in temperature and these glaciers are less sensitive to variations in precipitation. In contrast, outer tropical glaciers respond to precipitation variability very rapidly in comparison with the temperature variability, particularly when moving towards the subtropics. Mass balance dependency on sublimation characteristics also increases from the inner tropics to the outer tropics. Warming conditions with higher humidity tends to enhance mass loss due to melting rather than sublimation. Increased humidity observed in the outer tropics may change the sublimation dominated glaciers in the outer tropics and subtropics to melting dominated ones in the future. It is observed that the glaciers above and near the January ITCZ (inner tropics and southern wet outer tropics) are retreating faster as a response to global warming, whereas the glaciers in the northern wet outer tropics and dry outer tropics show relatively slower retreat. This can be possibly due to the occurrence of cold phases of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) together. The observed anomalies in the meteorological variables slightly follow PDO patterns and the variations in annual snowlines follows El Niño events, particularly when in phase with warm PDO. However, a strong correlation between snowline variations and ENSO (and PDO) is not established. Mountain glaciers in Ecuador show less retreat in response to the warming trend compared with observations done by other researchers in Colombia and Venezuela, probably due to very high altitude of the Ecuadorean glaciers. In a nutshell, smaller glaciers at lower altitudes in the inner tropics and the southern wet outer tropics are disappearing faster than other glaciers in the tropical Andes. Another observation made in this study is the directional property of glacier retreat, which was not covered in any other recent studies. Those glaciers on the eastern cordilleras of Peru and Bolivia, which feed many rivers on the eastern sides of the eastern cordilleras, are retreating faster than those glaciers situated on the western sides.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-08-24T16:17:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_OscilacaoMaddenJulian.pdf: 6455486 bytes, checksum: 5cef84fc28d3a765cb42489b95719d36 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-08-25T16:16:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_OscilacaoMaddenJulian.pdf: 6455486 bytes, checksum: 5cef84fc28d3a765cb42489b95719d36 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-25T16:16:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_OscilacaoMaddenJulian.pdf: 6455486 bytes, checksum: 5cef84fc28d3a765cb42489b95719d36 (MD5) Previous issue date: 2012 / Tendo como foco as múltiplas escalas de tempo que atuam na Amazônia, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de investigar a possível influencia da Oscilação Madden – Julian (OMJ) em elementos turbulentos da CLP. A OMJ foi identificada a partir de 30 anos de dados de reanálise de radiação de onda longa (ROL) e componente zonal do vento (u). As grandezas turbulentas foram estudadas a partir da variância, covariância e coeficiente de correlação de um conjunto de dados de resposta rápida coletado na torre micrometeorológica de Caxiuanã (PA), e tratados com a Transformada em Ondeletas (TO) para se obter a contribuição de cada escala para estes momentos estatísticos. A análise dos 30 anos de dados de ROL e u mostrou que a ocorrência da OMJ está ligada com o fenômeno do El Niño/Oscilação Sul (ENOS), bem como influência do ENOS no tempo da região amazônica pode estar associado a presença ou não da OMJ. Foi observado que anos de El Niño tendem a desfavorecer a ocorrência da OMJ e anos de La Niña tendem a favorecer o desenvolvimento da oscilação. Caso uma OMJ se desenvolva durante um episodio de El Niño, a oscilação pode influenciar a temperatura, a velocidade do vento e a precipitação de forma diferente ao do El Niño. A análise por fase da OMJ mostrou que, em Belém, há diferença significativa na temperatura máxima e na precipitação entre cada fase, porém, a temperatura mínima e o módulo do vento apresentaram pouca diferença. Os fluxos cinemáticos turbulentos analisados, por escala, em três horários distintos, foram mais diferentes durante o período diurno, principalmente w’T’ e w’q’. A diferença entre fase ativa e fase inativa foi reduzindo com passar do dia, durante o período de transição dia – noite, poucas escalas tiveram diferença significativa, e durante a noite, nenhuma escala teve nível de confiança acima ou igual a 95%. Estes resultados indicam que a convecção diurna é o mecanismo responsável por esta diferença e como a OMJ atua como uma grande célula convectiva, a convecção local é amplificada, explicando a grande diferença observada entre as fases durante o período diurno. / The aim of this work is to investigate the influence of the Madden - Julian Oscillation (MJO) on turbulent elements of the Atmospheric Boundary Layer (ABL). The MJO was identify on a time series of 30 years of outgoing long-wave radiation (OLR) and zonal component of the wind (u). The turbulent parameters were studied through the covariance and the correlation coefficient of a fast response data set collected on Caxiuanã’s (Pa) micrometeorological tower. The difference between each phase of the MJO was statistically analyzed with the t test of Student. The OLR and u data set results shows that the MJO occurrence is linked to El Niño / Southern Oscillation (ENSO) happening. The El Niño phase of an ENSO tends to diminish the chances of MJO case to develops, the opposite situation is identify during an La Niña episode, when the MJO is favored by the dynamics of the ongoing ENSO mechanism. If a MJO occurs during an El Niño, it can change the temperature, wind velocity and the precipitation expected for an El Niño year. The MJO’s phase analysis, for Belém, reveled a significant difference on precipitation and maximum temperature between the active and inactive phase, but for minimum temperature and wind module, this difference is little significant. The turbulent kinematic fluxes, analyzed by scale on each phase of the MJO, during three different periods of the day, were more distinct during the daytime period, with high confidence levels, mostly on w’T’ and w’q’ fluxes. The day – night transition and the night period were less different, with only a few scales showing more than or exactly 95% of confidence during the transition, and with none scales reaching the 95% mark during the night. Those results indicate that the diurnal convection is the responsible mechanism for this differences, and as the MJO is like a big convective cell, the local convection during its active phase is amplified, explaining the differences found during the daytime period.

Nas últimas décadas, particularmente desde a década de 1970, testemunhou-se um rápido recuo das geleiras em várias partes dos Andes tropicais. Uma tendência de aquecimento foi observada na região durante o mesmo período, com um hiato recente desde no início de 2010. No entanto, este hiato pode não ser o principal fator a influenciar as observações de aquecimento e recuo das geleiras em altitudes elevadas nos Andes tropicais. Com o surgimento de imagens de alta resolução espacial e espectral, e de modelos digitais de elevação (MDE) de alta resolução, agora é possível compreender as mudanças multitemporais das geleiras, o que era difícil de realizar utilizando as técnicas tradicionais e os dados de baixa resolução. Neste trabalho foram calculadas as variações da linha de neve das geleiras selecionadas ao longo dos Andes tropicais desde o início de 1980. A linha de neve máxima observada durante a estação seca (inverno austral) nos trópicos pode ser considerada como equivalente à linha de equilíbrio que separa a zona de acumulação da zona de ablação. A fim de reduzir o erro na estimativa da linha de neve foram consideradas somente as geleiras com declividades menores que 20o. Dependendo da região estudada e da presença de cobertura de nuvens, foram selecionadas imagens de várias fontes. As imagens da série Landsat (MSS, TM, ETM+ e OLI), EO1 OLI, ASTER e IRS LISS III foram usadas junto com MDE do ASTER GDEM-v2. Três bandas espectrais (TM5 - infravermelho médio, TM4- infravermelho próximo e TM2 - verde) foram utilizadas para calcular a linha de neve durante a estação seca, aplicando limiares adequados para TM4 e TM2. Os conjuntos de dados meteorológicos de várias fontes também foram analisados para observar as mudanças na precipitação, na temperatura e na umidade que influenciam os parâmetros glaciológicos como: o balanço de massa e a linha de equilíbrio. Geleiras representativas nos trópicos internos e trópicos externos foram consideradas separadamente dentro de um novo quadro, que foi baseado na precipitação, umidade e condições de temperatura ao longo da América do Sul. Neste âmbito, os Andes tropicais são classificados em trópicos internos, trópicos externos úmidos do norte, trópicos externos úmidos do sul e os trópicos externos secos. O Vulcão Cotopaxi no Equador (trópicos internos), o Nevado Caullaraju-Pastoruri que é uma geleira na Cordilheira Branca no Peru (trópicos externos úmidos do norte), o Nevado Cololo na Cordilheira Apolobamba na Bolívia (trópicos externos úmidos do sul), o Nevado Coropuna na Cordilheira Ampato no Peru e o Nevado Sajama na Cordilheira Ocidental da Bolívia (trópicos externos secos) são as geleiras representativas de cada grupo consideradas neste estudo. As geleiras tropicais nos trópicos internos, especialmente as situadas perto da Zona de Convergência Intertropicais (ZCIT), são mais vulneráveis a aumentos na temperatura e menos sensíveis a variações na precipitação. Em contraste, as geleiras nos trópicos externos respondem à variabilidade de precipitação muito rapidamente em comparação com a variação de temperatura, particularmente quando se deslocam para as regiões subtropicais. A dependência do balanço de massa sobre as características de sublimação também aumenta a partir dos trópicos internos para os trópicos externos. As condições de aquecimento, com maior umidade, tendem a aumentar a perda de massa por causa do derretimento em vez da sublimação. A elevação da umidade nos trópicos externos pode alterar as geleiras dominadas pela sublimação (nos trópicos externos e subtrópicos) e para as geleiras dominadas por derretimento. Observa-se que as geleiras próximas da ZCIT (trópicos internos e trópicosexternos úmidos do sul) estão recuando mais rapidamente como uma resposta ao aquecimento global, enquanto que as geleiras nos trópicos externos úmidos do norte e trópicos externos secos mostraram recuo relativamente mais lento. Possivelmente isso pode ser devido à ocorrência de fases frias do El Niño - Oscilação Sul (ENOS) conjuntamente com a Oscilação Decenal do Pacífico (ODP). As anomalias observadas nas variáveis meteorológicas seguem os padrões de ODP e as variações anuais de linha de neve seguem eventos de El Niño particularmente na fase ODP quente. No entanto, uma forte correlação entre as variações da linha de neve e dos fenômenos ENOS (e ODP) não está estabelecida. As geleiras do Equador mostram menos retração em resposta à tendência de aquecimento se comparadas às observações feitas por outros pesquisadores na Colômbia e na Venezuela, provavelmente devido à grande altitude das geleiras equatorianas. Em poucas palavras, as geleiras menores e em baixas altitudes nos trópicos internos e trópicos externos úmidos do sul estão desaparecendo mais rapidamente do que outras geleiras nos Andes tropicais. Também se observou neste estudo a existência de uma propriedade direcional no recuo das geleiras, o que não se observou em quaisquer outros estudos recentes. As geleiras nas cordilheiras leste do Peru e da Bolívia, que alimentam muitos rios nos lados leste das cordilheiras orientais, estão recuando do que aquelas geleiras situadas nas encostas ocidentais dos Andes tropicais. / Recent decades, particularly since the late 1970s, witnessed a rapid retreat of glaciers in many parts of the tropical Andes. A warming trend is observed in this region during the same period, with a recent hiatus since the early 2010s. However, this hiatus is observed to have not influenced the retreat of high elevation glaciers in the tropical Andes. Due to the emergence of high spatial and spectral resolution images and high quality digital elevation models (DEM), it is now possible to understand the multi-temporal glacier changes compared with the techniques that existed a few decades before. We calculated the snowline variations of selected glaciers along the tropical Andes since the early 1980s. The maximum snowline observed during the dry season (austral winter) in the tropics can be considered as nearly equivalent to the equilibrium line that separates the accumulation zone from the ablation zone. In order to reduce the error in the estimated snowline, glaciers with slopes < 20o only were considered in this research. Depending on the study region and the presence of cloud cover, images from multiple sources were selected. Landsat series (MSS, TM, ETM+, and OLI), EO1 OLI, ASTER, and IRS LISS III images were used along with digital elevation models (DEM) from ASTER GDEM-v2. Three wavebands (TM5 - Middle Infrared, TM4 - Near Infrared, and TM2 - Green) were used to calculate the dry season snowline, after applying suitable threshold values to TM4 and TM2. Meteorological datasets from multiple sources were also analysed to observe the changes in precipitation, temperature, and humidity that influence key glaciological parameters such as the mass balance and the equilibrium line. Representative glaciers in the inner and the outer tropical Andes were considered separately within a new framework, which is based on the precipitation, humidity, and temperature conditions along the South America. In this framework, tropical Andes are classified in to inner tropics, northern wet outer tropics, southern wet outer tropics, and dry outer tropics. Cotopaxi ice-covered volcano, Ecuador (inner tropics), Nevado Caullaraju-Pastoruri Glacier, Cordillera Blanca, Peru (northern wet outer tropics), Nevado Cololo, Cordillera Apolobamba, Bolivia (southern wet outer tropics), and Nevado Coropuna, Cordillera Ampato Peru and Nevado Sajama, Cordillera Occidental, Bolivia (dry outer tropics) are the representative glaciers in each group considered in this study. Inner tropical glaciers, particularly those situated near the January Intertropical Convergence Zone (ITCZ), are more vulnerable to increases in temperature and these glaciers are less sensitive to variations in precipitation. In contrast, outer tropical glaciers respond to precipitation variability very rapidly in comparison with the temperature variability, particularly when moving towards the subtropics. Mass balance dependency on sublimation characteristics also increases from the inner tropics to the outer tropics. Warming conditions with higher humidity tends to enhance mass loss due to melting rather than sublimation. Increased humidity observed in the outer tropics may change the sublimation dominated glaciers in the outer tropics and subtropics to melting dominated ones in the future. It is observed that the glaciers above and near the January ITCZ (inner tropics and southern wet outer tropics) are retreating faster as a response to global warming, whereas the glaciers in the northern wet outer tropics and dry outer tropics show relatively slower retreat. This can be possibly due to the occurrence of cold phases of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) together. The observed anomalies in the meteorological variables slightly follow PDO patterns and the variations in annual snowlines follows El Niño events, particularly when in phase with warm PDO. However, a strong correlation between snowline variations and ENSO (and PDO) is not established. Mountain glaciers in Ecuador show less retreat in response to the warming trend compared with observations done by other researchers in Colombia and Venezuela, probably due to very high altitude of the Ecuadorean glaciers. In a nutshell, smaller glaciers at lower altitudes in the inner tropics and the southern wet outer tropics are disappearing faster than other glaciers in the tropical Andes. Another observation made in this study is the directional property of glacier retreat, which was not covered in any other recent studies. Those glaciers on the eastern cordilleras of Peru and Bolivia, which feed many rivers on the eastern sides of the eastern cordilleras, are retreating faster than those glaciers situated on the western sides.

Nas últimas décadas, particularmente desde a década de 1970, testemunhou-se um rápido recuo das geleiras em várias partes dos Andes tropicais. Uma tendência de aquecimento foi observada na região durante o mesmo período, com um hiato recente desde no início de 2010. No entanto, este hiato pode não ser o principal fator a influenciar as observações de aquecimento e recuo das geleiras em altitudes elevadas nos Andes tropicais. Com o surgimento de imagens de alta resolução espacial e espectral, e de modelos digitais de elevação (MDE) de alta resolução, agora é possível compreender as mudanças multitemporais das geleiras, o que era difícil de realizar utilizando as técnicas tradicionais e os dados de baixa resolução. Neste trabalho foram calculadas as variações da linha de neve das geleiras selecionadas ao longo dos Andes tropicais desde o início de 1980. A linha de neve máxima observada durante a estação seca (inverno austral) nos trópicos pode ser considerada como equivalente à linha de equilíbrio que separa a zona de acumulação da zona de ablação. A fim de reduzir o erro na estimativa da linha de neve foram consideradas somente as geleiras com declividades menores que 20o. Dependendo da região estudada e da presença de cobertura de nuvens, foram selecionadas imagens de várias fontes. As imagens da série Landsat (MSS, TM, ETM+ e OLI), EO1 OLI, ASTER e IRS LISS III foram usadas junto com MDE do ASTER GDEM-v2. Três bandas espectrais (TM5 - infravermelho médio, TM4- infravermelho próximo e TM2 - verde) foram utilizadas para calcular a linha de neve durante a estação seca, aplicando limiares adequados para TM4 e TM2. Os conjuntos de dados meteorológicos de várias fontes também foram analisados para observar as mudanças na precipitação, na temperatura e na umidade que influenciam os parâmetros glaciológicos como: o balanço de massa e a linha de equilíbrio. Geleiras representativas nos trópicos internos e trópicos externos foram consideradas separadamente dentro de um novo quadro, que foi baseado na precipitação, umidade e condições de temperatura ao longo da América do Sul. Neste âmbito, os Andes tropicais são classificados em trópicos internos, trópicos externos úmidos do norte, trópicos externos úmidos do sul e os trópicos externos secos. O Vulcão Cotopaxi no Equador (trópicos internos), o Nevado Caullaraju-Pastoruri que é uma geleira na Cordilheira Branca no Peru (trópicos externos úmidos do norte), o Nevado Cololo na Cordilheira Apolobamba na Bolívia (trópicos externos úmidos do sul), o Nevado Coropuna na Cordilheira Ampato no Peru e o Nevado Sajama na Cordilheira Ocidental da Bolívia (trópicos externos secos) são as geleiras representativas de cada grupo consideradas neste estudo. As geleiras tropicais nos trópicos internos, especialmente as situadas perto da Zona de Convergência Intertropicais (ZCIT), são mais vulneráveis a aumentos na temperatura e menos sensíveis a variações na precipitação. Em contraste, as geleiras nos trópicos externos respondem à variabilidade de precipitação muito rapidamente em comparação com a variação de temperatura, particularmente quando se deslocam para as regiões subtropicais. A dependência do balanço de massa sobre as características de sublimação também aumenta a partir dos trópicos internos para os trópicos externos. As condições de aquecimento, com maior umidade, tendem a aumentar a perda de massa por causa do derretimento em vez da sublimação. A elevação da umidade nos trópicos externos pode alterar as geleiras dominadas pela sublimação (nos trópicos externos e subtrópicos) e para as geleiras dominadas por derretimento. Observa-se que as geleiras próximas da ZCIT (trópicos internos e trópicosexternos úmidos do sul) estão recuando mais rapidamente como uma resposta ao aquecimento global, enquanto que as geleiras nos trópicos externos úmidos do norte e trópicos externos secos mostraram recuo relativamente mais lento. Possivelmente isso pode ser devido à ocorrência de fases frias do El Niño - Oscilação Sul (ENOS) conjuntamente com a Oscilação Decenal do Pacífico (ODP). As anomalias observadas nas variáveis meteorológicas seguem os padrões de ODP e as variações anuais de linha de neve seguem eventos de El Niño particularmente na fase ODP quente. No entanto, uma forte correlação entre as variações da linha de neve e dos fenômenos ENOS (e ODP) não está estabelecida. As geleiras do Equador mostram menos retração em resposta à tendência de aquecimento se comparadas às observações feitas por outros pesquisadores na Colômbia e na Venezuela, provavelmente devido à grande altitude das geleiras equatorianas. Em poucas palavras, as geleiras menores e em baixas altitudes nos trópicos internos e trópicos externos úmidos do sul estão desaparecendo mais rapidamente do que outras geleiras nos Andes tropicais. Também se observou neste estudo a existência de uma propriedade direcional no recuo das geleiras, o que não se observou em quaisquer outros estudos recentes. As geleiras nas cordilheiras leste do Peru e da Bolívia, que alimentam muitos rios nos lados leste das cordilheiras orientais, estão recuando do que aquelas geleiras situadas nas encostas ocidentais dos Andes tropicais. / Recent decades, particularly since the late 1970s, witnessed a rapid retreat of glaciers in many parts of the tropical Andes. A warming trend is observed in this region during the same period, with a recent hiatus since the early 2010s. However, this hiatus is observed to have not influenced the retreat of high elevation glaciers in the tropical Andes. Due to the emergence of high spatial and spectral resolution images and high quality digital elevation models (DEM), it is now possible to understand the multi-temporal glacier changes compared with the techniques that existed a few decades before. We calculated the snowline variations of selected glaciers along the tropical Andes since the early 1980s. The maximum snowline observed during the dry season (austral winter) in the tropics can be considered as nearly equivalent to the equilibrium line that separates the accumulation zone from the ablation zone. In order to reduce the error in the estimated snowline, glaciers with slopes < 20o only were considered in this research. Depending on the study region and the presence of cloud cover, images from multiple sources were selected. Landsat series (MSS, TM, ETM+, and OLI), EO1 OLI, ASTER, and IRS LISS III images were used along with digital elevation models (DEM) from ASTER GDEM-v2. Three wavebands (TM5 - Middle Infrared, TM4 - Near Infrared, and TM2 - Green) were used to calculate the dry season snowline, after applying suitable threshold values to TM4 and TM2. Meteorological datasets from multiple sources were also analysed to observe the changes in precipitation, temperature, and humidity that influence key glaciological parameters such as the mass balance and the equilibrium line. Representative glaciers in the inner and the outer tropical Andes were considered separately within a new framework, which is based on the precipitation, humidity, and temperature conditions along the South America. In this framework, tropical Andes are classified in to inner tropics, northern wet outer tropics, southern wet outer tropics, and dry outer tropics. Cotopaxi ice-covered volcano, Ecuador (inner tropics), Nevado Caullaraju-Pastoruri Glacier, Cordillera Blanca, Peru (northern wet outer tropics), Nevado Cololo, Cordillera Apolobamba, Bolivia (southern wet outer tropics), and Nevado Coropuna, Cordillera Ampato Peru and Nevado Sajama, Cordillera Occidental, Bolivia (dry outer tropics) are the representative glaciers in each group considered in this study. Inner tropical glaciers, particularly those situated near the January Intertropical Convergence Zone (ITCZ), are more vulnerable to increases in temperature and these glaciers are less sensitive to variations in precipitation. In contrast, outer tropical glaciers respond to precipitation variability very rapidly in comparison with the temperature variability, particularly when moving towards the subtropics. Mass balance dependency on sublimation characteristics also increases from the inner tropics to the outer tropics. Warming conditions with higher humidity tends to enhance mass loss due to melting rather than sublimation. Increased humidity observed in the outer tropics may change the sublimation dominated glaciers in the outer tropics and subtropics to melting dominated ones in the future. It is observed that the glaciers above and near the January ITCZ (inner tropics and southern wet outer tropics) are retreating faster as a response to global warming, whereas the glaciers in the northern wet outer tropics and dry outer tropics show relatively slower retreat. This can be possibly due to the occurrence of cold phases of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) together. The observed anomalies in the meteorological variables slightly follow PDO patterns and the variations in annual snowlines follows El Niño events, particularly when in phase with warm PDO. However, a strong correlation between snowline variations and ENSO (and PDO) is not established. Mountain glaciers in Ecuador show less retreat in response to the warming trend compared with observations done by other researchers in Colombia and Venezuela, probably due to very high altitude of the Ecuadorean glaciers. In a nutshell, smaller glaciers at lower altitudes in the inner tropics and the southern wet outer tropics are disappearing faster than other glaciers in the tropical Andes. Another observation made in this study is the directional property of glacier retreat, which was not covered in any other recent studies. Those glaciers on the eastern cordilleras of Peru and Bolivia, which feed many rivers on the eastern sides of the eastern cordilleras, are retreating faster than those glaciers situated on the western sides.

Neste trabalho foi investigado o impacto da evolução dos eventos El Niño (EN) de acordo com as fases distintas da Oscilação Decadal do Pacífico (positiva, ODP(+) e negativa, ODP(-)) nas mudanças no transporte de umidade sobre o Sudeste da América do Sul (SEAS) durante o verão austral de 1950-1999. A resposta da variabilidade do Jato de Baixos Níveis a leste do Andes (JBN) e de algumas propriedades dos ciclones extratropicais sobre o cone sul do continente as modificações na circulação associadas aos eventos mencionados acima foi analisada. Foi mostrado que existem poucas mudanças significativas no regime de precipitação sobre a América do Sul ao se considerar a influência dos anos neutros do Pacífico Equatorial durante a ODP(+) quando comparado com os anos da ODP(- ). Entretanto, os eventos EN da ODP(+) indicam diferenças no padrão de anômalo de ondas em altos níveis em resposta as diferentes anomalias de Temperatura de Superfície do Mar (TSM) dos oceanos Pacífico e Atlântico Equatorial quando comparado com os eventos da ODP(-). Como conseqüência foram observadas anomalias positivas de precipitação no SEAS associadas à intensificação do fluxo convergente de umidade em baixos níveis oriundo do Atlântico Equatorial e região Amazônica para esta região durante os eventos EN da ODP(+). Todavia, os eventos da ODP(-) apresentaram anomalias positivas de precipitação apenas ao sul do SEAS e negativas ao norte desta como resposta ao movimento descendente e divergência anômala sobre o centro-leste do Brasil seguido de enfraquecimento do fluxo de umidade transportado pelos ventos alísios em direção aos subtrópicos. Os experimentos numéricos com Community Atmosphere Model versão 3.0 serviram para ajudar na interpretação das análises observacionais onde foi sugerido que o fenômeno EN é mais importante para forçar as anomalias climáticas de verão do continente do que o modo de ODP. A maior freqüência de casos de JBN detectados com o critério 1 de Bonner durante anos de EN da ODP(+) em relação a ODP(-) foi proporcional à quantidade de eventos selecionados em cada categoria. Em geral, os casos de JBN anômalo se deslocaram desde a Amazônia até o Sul do Brasil e Nordeste da Argentina, mas foi na ODP(-) que o sistema foi mais intenso apesar de apresentar menor potencial para o transporte de umidade para o SEAS quando comparado com os casos da ODP(+). Através do esquema numérico de Murray e Simmonds foi observado que, coerentemente com a intensificação do fluxo convergente de ar quente e úmido dos trópicos para o SEAS, os eventos EN da ODP(+) apresentaram ciclones extratropicais mais freqüentes e com pressões centrais mais baixas sobre o extremo Sul do Brasil, Uruguai, Nordeste da Argentina e vizinhanças do Atlântico Sudoeste em comparação com os eventos da ODP(-). / This work investigates the impact of the El Niño (EN) events and their evolution according to the PDO phases (warm, PDO(+) and cold, PDO(-)) focusing on the moisture transport exchanges from the north to the Southeast of the South America (SESA) during the austral summer period of 1950-1999. The variability of the Low Level Jet east of the Andes (LLJ) and some properties of extratropical cyclones over the southern cone of the continent in response to the modifications in the atmosphere circulation due to above mentioned events is analyzed. It is shown that on the South America continent there are not any significant changes in precipitation distribution during the neutral years in the Equatorial Pacific for PDO(+) when compared to the years of PDO(-). However, the EN events during PDO(+) indicate some differences in the anomalous wave pattern at high levels due to the variability of the Sea Surface Temperature (SST) anomalies on the Equatorial Pacific and Atlantic oceans when compared with the events for PDO(-). This implies in positive precipitation anomalies over the SESA which is associated to the enhancement of convergent moisture flux in this region. However, the events for PDO(-) showed positive precipitation anomalies only over the southern part of the SEAS and negative to the north which is associated to the downward motion and anomalous divergence over the centraleastern Brazil. This pattern may have contributed for weakening the moisture flux transported by the trade winds towards the subtropics. Numerical experiments with the Community Atmosphere Model version 3.0 also helped on the interpretation of the observational analysis where was suggested that EN events are more important to force the climate anomalies in the summer season over the continent than the PDO mode. The frequency of LLJ cases detected with the Bonner criterion 1 during the years of EN for PDO(+) is bigger than for PDO(-). The spatial position pattern for both categories of the anomalous LLJ is from the Amazon to Southern Brazil and Northeastern Argentina. During the PDO(-) the jet is more intense, however it seems to transport less moisture towards the SEAS region when compared to the PDO(+) cases. The extratropical cyclones tracked through a numerical scheme showed higher frequency and lower central pressures on the extreme of Southern Brazil, Uruguay, Northeastern Argentina and around the Southwest Atlantic during the EN events of PDO(+) when compared to the events of PDO(-). This is in agreement with the largest flux convergence of warm and humid air from the tropics to these areas.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_catia_cristina_braga_rodrigues.pdf: 1202246 bytes, checksum: 0067166e90de2215d4ec858dba3e1ba5 (MD5) Previous issue date: 2012-04-18 / The periods of large variations in rainfall in the Mato Grosso do Sul State (centralwest region, Brazil), in particular the great floods or droughts, generate large economic losses to the state. The summer drought may further compromise the winter period, which often short rains occur. The main objective of this research is to verify bimonthly rainfall variation in the state of Mato Grosso do Sul during the summer (maximum variation) and the winter (minor variations) and their relationships with the bimonthly SST anomalies combined of the South Pacific and South Atlantic oceans. The combined anomalies were represented by Principal Oscillation Patterns (POPs), which represent the predominant patterns of ocean circulation. Monthly precipitation data from January to December (from 1981 to 2009) and monthly data of Sea Surface Temperature (SST) were used. From the rainfall climatology of the marking periods were selected two periods: December/January (rainier) and July/August (dry season). Homogeneous regions were generated by the K-means Method, three for December/January period and two for the July/August period. The regional accumulated rainfall presented no significant trend at 5% probability. The regional accumulated precipitation anomalies of two-month periods showed no significant correlations with SST anomalies in the Central Pacific (Niño 3.4) along the studied period. During the two months December/January, the largest excess precipitation in the region occurred with a predominance of strong El Nino events and droughts in major events La Niña and neutral. In regions 2 and 3 there is not a predominant sign of some events. During the July/ August period, the greatest excesses of precipitation occurred in the region with a predominance of La Niña events, with less relation respect region 2, both regions in a coherent signal (Neutral and La Niña). In cases of severe dry period, both regions have low relation with the events signals. The settings of multiple regressions of bi-monthly precipitation accumulated in homogeneous regions with the scores of the first six patterns of SST showed significant increase in both studied marking periods. The correlation coefficient between the bimonthly observed accumulated precipitation and regional estimates were significant at 1% probability in all regions. This occur especially in the region that represents the northwest quarter of the state in December/January and in the region that represents the major portion of Mato Grosso do Sul State in the July/August period. / Os períodos de grandes variações da precipitação no Mato Grosso do Sul, em especial as grandes cheias ou grandes estiagens, trazem grandes prejuízos financeiros ao Estado. As estiagens de verão podem comprometer ainda mais o período de inverno, no qual já é normal ocorrer poucas chuvas. Esta pesquisa tem por proposta principal verificar as variações bimensais da precipitação no estado de Mato Grosso do Sul nos períodos de verão (variações máximas) e inverno (variações mínimas) e suas relações com as anomalias bimensais de TSM combinadas dos oceanos Pacífico Sul e Atlântico Sul. As anomalias combinadas foram representadas pelos Padrões de Oscilação Principal (POP), os quais representam os padrões predominantes de circulação oceânica. Foram usados dados de precipitação mensal de janeiro a dezembro, período de 1981 a 2009 e dados médios mensais de Temperatura na Superfície do Mar (TSM). A partir da climatologia da precipitação foi selecionado os bimestres dezembro/janeiro (mais chuvoso) e julho/agosto (menos chuvoso) e geradas pelo método K-means regiões homogêneas, sendo três para o bimestre dezembro/janeiro e duas para o bimestre julho/agosto. As precipitações acumuladas regionais não apresentaram tendência temporal significativas a 5% de probabilidade. As anomalias de precipitação acumulada regionais dos bimestres não apresentaram correlações significativas com as anomalias de TSM na região do Pacífico Central (Niño 3.4) ao longo do período estudado, mas durante o bimestre dezembro/janeiro, os maiores excessos de precipitação da região 1 ocorreram com forte predomínio de eventos El Niño fortes e a maiores estiagens em Eventos La Niña e Neutros. Nas regiões 2 e 3 não existem um sinal predominante de alguns dos eventos. Durante o bimestre julho/agosto, os maiores excessos de precipitação ocorreram na região 1 com predomínio de eventos La Niña, com menor relação na região 2, mas ambas regiões com coerência do sinal (Neutro e La Niña). Nos casos de fortes estiagens, ambas as regiões apresentam baixa relação com os sinais dos eventos. Os ajustes das regressões múltiplas das precipitações acumuladas bimestrais nas regiões homogêneas com os escores dos seis primeiros padrões de TSM apresentaram aumento de significância em ambos bimestres estudados. O coeficiente de correlação entre as precipitações acumuladas regionais bimestrais observadas e estimadas foram significativas a 1% de probabilidade em todas as regiões, especialmente na região que representa o noroeste do Estado no bimestre dezembro/janeiro e a região que representa a maior parte do estado do Mato Grosso do Sul no bimestre julho/agosto.

Orientador: Alexandre César Rodrigues da Silva / Resumo: O reconhecimento de atividades humanas abrange diversas técnicas de classificação que permitem identificar padrões específicos do comportamento humano no momento da ocorrência. A identificação é realizada analisando dados gerados por diversos sensores corporais, entre os quais destaca-se o acelerômetro, pois responde tanto à frequência como à intensidade dos movimentos. A identificação de atividades é uma área bastante explorada. Porém, existem desafios que necessitam ser superados, podendo-se mencionar a necessidade de sistemas leves, de fácil uso e aceitação por parte dos usuários e que cumpram com requerimentos de consumo de energia e de processamento de grandes quantidades de dados. Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento do Sistema de Reconhecimento de atividades Humanas e Avaliação do Equilíbrio Postural, denominado SIRAH. O sistema está baseado no uso de um acelerômetro localizado na cintura do usuário. As duas fases do reconhecimento de atividades são apresentadas, fase Offline e fase Online. A fase Offline trata do treinamento de uma rede neural artificial do tipo perceptron de três camadas. No treinamento foram avaliados três estudos de caso com conjuntos de atributos diferentes, visando medir o desempenho do classificador na diferenciação de 3 posturas e 4 atividades. No primeiro caso o treinamento foi realizado com 15 atributos, gerados no domínio do tempo, com os que a rede neural artificial alcançou uma precisão de 94,40%. No segundo caso foram gerados 34 ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor