A poluição de origem difusa das águas pluviais é um entre os vários impactos causados pela urbanização. No Brasil ainda não é dada a devida importância para esta forma de poluição, que pode e deveria ser combatida em conjunto com os impactos causados pelo aumento das vazões geradas pela urbanização. As bacias de detenção são usadas para controlar as vazões de pico, mas também podem ser usadas para o controle da qualidade da água através da sedimentação natural dos poluentes. Neste trabalho é desenvolvido um modelo de pré-dimensionamento de bacias de detenção para o controle da poluição difusa no Município de Porto Alegre, baseado em uma metodologia de maximização de captura de volume e em uma metodologia de cálculo da eficiência da remoção de poluentes. No desenvolvimento do modelo foram utilizadas séries históricas de precipitações ocorridas em Porto Alegre. Para aplicação do modelo são necessários dados físicos de fácil obtenção, relativos à bacia de contribuição ao reservatório de detenção, tais como coeficiente de escoamento, taxa de impermeabilização do solo ou densidade habitacional. Os resultados das simulações mostraram que o volume de detenção necessário para o controle da poluição difusa é de 157 m3/ha para um coeficiente de escoamento de 0,6, típico de áreas urbanas, variando de 36 a 225 m3/ha para coeficientes de escoamento de 0,1 e 1,0, respectivamente. O modelo proposto foi comparado com modelos aplicados em locais nos Estados Unidos com características de precipitação semelhantes, resultando em volumes de detenção compatíveis, demonstrando que, pelo menos para Porto Alegre, o critério de semelhança de precipitação implica em volumes muito semelhantes. A incorporação do modelo de pré-dimensionamento para controle da poluição difusa ao modelo atual de dimensionamento para controle de cheias do Município de Porto Alegre pode ser feita através da soma dos volumes calculados por cada um dos modelos, porém isto implica em um aumento médio de 55 % no volume total de detenção. Analisando-se bacias de detenção existentes no Município, projetadas para o controle de cheias, a incorporação de controle da poluição difusa das águas pluviais implicaria em um aumento mínimo de 50 % no volume das mesmas e, em alguns casos, de mais de 100 %.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-26T18:30:22Z No. of bitstreams: 1 CÉLIA CAMPOS BRAGA - DISSERTAÇÃO PPGMet 1984..pdf: 20991569 bytes, checksum: 3627ee99ca4bb5674ed04042238e1cff (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-26T18:30:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CÉLIA CAMPOS BRAGA - DISSERTAÇÃO PPGMet 1984..pdf: 20991569 bytes, checksum: 3627ee99ca4bb5674ed04042238e1cff (MD5) Previous issue date: 1984-09-27 / Propõe-se uma metodologia simples, com o objetivo de discriminar três diferentes condições de pluviosidade designadas como "pessimista", "normal" e "otimista" relacionados com os trimestres e semestres freqüentemente mais chuvosos. Os critérios discriminantes para identificar essas condições fixados empiricamente,, baseiam-se nos totais de precipitação trimestrais e semestrais correspondentes a níveis selecionados de probabilidade (P< 25%, 25% <_ P <_ 75% e P>75%) usando o modelo de distribuição gama incompleta, proposto por MIELKE (1975). Foram utilizadas as séries pluviométricas superiores a 20 anos de registro, para cerca de 70 localidades do Estado do Rio Grande do Norte. Incluíram-se as cartas correspondentes às contribuições percentuais do trimestre e ao semestre identificados como os mais chuvosos, em relação ao total anual de precipitação, assim como cartas de excedentes e deficiências hídricas médias estimadas pelo Método de THORNTHWAITE & MATHER (1955), para as três situações citadas. / A simple method is proposed in order to discriminate three different rainfall conditions — designated as "pessimistic", "normal" and "optimistic" — according to the most fre quent rainiest semester and three-month periods. The empirically fixed discriminating criteria to identify those conditions are based on the total precipitation of the semester and three month periods , corresponding to selected probability levels (P < 25%, 25% <_ P <_ 75% and P < 75%) , using the incomplete gamma distribution model proposed by MIELKE (1975). Rainfall data collected in the State of Rio Grande do Norte, Brazil, from about 69 stations with more than 20 years of recording period were used. Charts of percentual contribution of the rainiest semester and three-month periods are also included, as well as annual mean values charts of water sur plus and deficiency, estimated through the THORNTHWAITE & MATHER's methodology (1955) for the three above mentioned conditions .

O Carbono Orgânico Dissolvido (COD) constitui em uma das principais formas de carbono orgânico exportado em rios e em outras vias hidrológicas preferencias nas bacias de drenagem. Na Amazônia, os estudos sobre o COD nas suas águas abrangem principalmente as grandes bacias da região central, com poucas análises sobre alterações na sua dinâmica após a substituição de florestas por pastagens, uma das mudanças no uso da terra mais comum na região. Este estudo objetivou fornecer informações que auxiliem na compreensão destes processos, através da comparação entre as dinâmicas das concentrações nas vias hidrológicas preferenciais, as exportações, e os balanços de COD durante eventos de precipitação em duas bacias de primeira ordem, sendo uma com floresta e outra com pastagem. O estudo foi conduzido numa fazenda próxima à cidade de Cacaulândia, no estado de Rondônia. As amostras foram coletadas na transição do período seco para o chuvoso (Agosto a Novembro de 2004) e período chuvoso (Janeiro a Abril de 2005). Os resultados mostraram que na transição do período seco para o chuvoso, apenas as concentrações de COD nas vias de entrada para o solo, precipitação na pastagem e precipitação interna na floresta, e de saída, pelos igarapés e água subterrânea apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre floresta e pastagem. No período chuvoso, além destas, outras vias hidrológicas, como a solução do solo a 20 e 100 cm de profundidade e o escoamento superficial, mostraram-se distintas entre estes dois sistemas. Comparando-se os períodos do ano, em ambas as bacias as concentrações de COD nas vias hidrológicas foram superiores na época de transição do período seco para o chuvoso. A única exceção a este padrão foi observada na água subterrânea da floresta, que apresentou maiores concentrações de COD no período chuvoso. Na pastagem, o aumento do escoamento superficial resultou em maiores exportações de COD do que aquelas observadas na floresta. Como conseqüência, os balanços de COD a cada evento e anualmente, tendeu a ser mais positivos (maior retenção de COD) na última. Embora neste estudo não tenha sido possível, entre outros, quantificarem os fluxos de COD na água subterrânea e, portanto, obter um balanço mais preciso para esta forma de carbono nestes sistemas, os resultados demonstraram que a conversão de florestas em pastagens acarreta em um aumento significativo das exportações de COD, via igarapé, no último local, tanto em eventos individuais de precipitação, quanto anualmente. / Dissolved Organic Carbon (DOC) is one of the main fractions of organic carbon exported in rivers and other flow paths in watersheds. In the Amazon, studies of DOC in waters focus mainly on the large basins of the central region, with few analyses of changes in its dynamics after the replacement of forests by pastures, one of the most important land use changes in the region. This objective of this study was to obtain more information about these processes, by comparing dynamics in several flowpaths, exports and budgets of DOC during rain events in two first-order watersheds, one with forest and another with pasture. The study was conducted near city of Cacaulândia in the State of Rondônia. Samples were collected in the transition from dry to wet (August to November of 2004) and in the wet seasons (January to April of 2005). The results demonstrate that during the transition from dry to wet seasons, statistically significant differences in DOC concentrations between forest and pasture occur only in the inputs from precipitation in pasture and throughfall in forest and in the outputs in streams and groundwater. During the wet season the remaining flowpaths analyzed, soil solution at 20 and 100cm depth and overland flow, also showed statistically significant differences in DOC concentrations between forest and pasture. In terms of the periods of the year, in both watersheds DOC concentrations were higher during the transition from dry to wet seasons. The only exception to this pattern was observed in forest groundwater, with higher concentrations during the wet season. In the pasture, increases in discharge resulted in higher DOC export than in forest. As a consequence of this, DOC budgets, both in individual events and annually, showed a larger retention in the latest. Although in this study it was not possible, among others, to quantify the fluxes of DOC in groundwater, the results demonstrate that the conversion of forest into pasture causes a significant increase of DOC export in streams, both in individual rain events and on an annual basis.

Este trabalho trata da obtenção e caracterização de cerâmicas do sistema supercondutor Bi:Pb:Sr:Ca:Cu:O. O pó cerâmico foi feito por dois processos, mistura de óxidos/carbonatos e co-precipitação de oxalatos, com o objetivo de se estabelecer o procedimento mais favorável ao aparecimento da fase de temperatura critica de 110K. A caracterização do pó precursor foi feita através das técnicas de Plasma Indutivamente Acoplado (ICP), Picnometria, Sedigrafia, Difração de Raios X e Microscopia Eletrônica de Varredura. Na etapa de sinterização do pó estudamos, paralelamente a sinterização convencional, uma técnica alternativa de aplicação de corrente elétrica simultaneamente à ação da temperatura com o objetivo de acelerar a reação de formação e promover, possivelmente, uma maior fração da fase de mais alta temperatura critica. Ao final do processamento as amostras foram caracterizadas estruturalmente, por difração de raios X, e quanto às propriedades elétrica (resistividade elétrica) e magnética (susceptibilidade magnética). Na análise comparativa das características elétricas e estruturais das pastilhas obtidas convencional e quimicamente não observamos diferenças significativas entre elas. No entanto as medidas de susceptibilidade magnética mostraram uma grande diversificação de fases com temperaturas criticas abaixo de 110K, para a pastilha obtida por co-precipitação de oxalatos. Também verificamos que a fase 2223 encontra-se, nessa amostra, em maior proporção do que na pastilha proveniente de pó convencional. O processo alternativo de sinterização promoveu algumas alterações no comportamento da resistividade elétrica do material / This work is about the obtaining and characterizing pellets of the Bi:Pb:Sr:Ca:Cu:O system. The powder was prepared by two processes: oxide/carbonate mixture and oxalate co-precipitation. These two processes were used in order to establish the most favorable process to the 110 K phase formation. The characterization techniques were Inductively Coupled Plasma, Picnometry, Sedigraphy, X Ray Diffraction and SEM. The sinterization was made by conventional and an alternative techniques. The alternative one consists in applying electrical current simultaneously to the temperature action. The expectation was that this technique would accelerate the reactions and consequently, to promote higher volume fraction of the 110K phase. The pellets were structural, electrical and magnetically characterized by X Ray Diffraction, SEM, electrical resistivity and magnetic susceptibility. In the analysis of the electrical and structural characterization of the pellets made by both processing methods, we could not find any difference between them. But, the magnetization measurements indicated that there are numerous phases with critical temperature below 110 K, in addition a higher fraction of 2223 phase, in the pellet made by co-precipitation of oxalates. The alternative sintering process promoted a few alterations in the behavior of the electrical resistivity as a function of the applied temperature

Este trabalho buscou quantificar alguns impactos no ciclo hidrológico, especialmente o padrão de precipitação, decorrentes do desmatamento regional nas proximidades da rodovia Cuiabá-Santarém (BR-163), por meio de um experimento numérico de simulação da atmosfera com o modelo RAMS (Regional Atmospheric Modeling System), na versão brasileira (Brazilian RAMS – BRAMS), com alta resolução (célula de 16x16 km). Foi utilizado um cenário de desmatamento, provido por modelos empíricos de desmatamento, para o ano de 2026, numa situação sem governância, com um tempo de simulação de 40 dias entre 20 de Outubro a 30 de Novembro. Os dados de forçamento na fronteira utilizaram a reanálise do NCEP para o ano de 2002. Houve uma redução média de 7% do padrão de chuva na região após o desmatamento, na área perturbada, e não houve efeitos substanciais nas regiões além da fronteira de desmatamento como um todo. Porém, a distribuição heterogênea do uso da terra induziu à formação de uma célula térmica, sobre a região desmatada, que resultou em uma certa variabilidade espacial da chuva próxima ao setor de desmatamento. Uma célula térmica induziu o levantamento de massa (por convergência) aproximadamente acima da região desmatada, carregando vapor d’água proveniente das regiões de floresta nas adjacências, e promovendo a formação de chuva convectiva. A extensão da célula, entre os dois ramos descendentes, foi aproximadamente o dobro da extensão da faixa de desmatamento. Neste caso da BR-163, a célula foi levemente deslocada para oeste, onde ocorreu aumento da precipitação. A leste, e sobre o setor central do desmatamento, houve redução da precipitação. Notou-se uma pequena mudança na distribuição da chuva ao longo do dia no caso do desmatamento, que não mostrou um horário de máxima precipitação bem definido, e também sugeriu um pequeno aumento da chuva no período noturno. As respostas ao desmatamento ocorreram de forma diferenciada conforme a faixa de topografia analisada. Nas áreas além das fronteiras do desmatamento, houve um pequeno sinal de redução da chuva, nos setores de cota superior à 500 m. / This study aim was to evaluate some impacts on the hydrological cycle, specially the precipitation pattern, due to the regional deforestation along the corridor of the Cuiaba-Santarem highway (BR-163), using a high resolution (16x16 km grid) atmospheric model, the Regional Atmospheric Modeling System (RAMS), in its Brazilian version, the Brazilian RAMS or BRAMS. A deforestation scenario for 2026 has been provided by empirical models of deforestation, under no governance conditions (also known as the business-as-usual scenario) and it has been used in this study. The time length of simulation was 40 days, from October 10th to November 30th. The forcing data of 2002 were provided by the NCEP/NCAR Reanalysis Project. Mean rainfall decreased 7% in the region in which the forest was replaced by pasture. There were no substantial changes where the forest land cover was kept undisturbed. However, the rainfall showed spatial variability due to the local circulation (thermal) induced by land cover heterogeneity. Over the pasture area (deforestation), hot air rises by convergence carrying water vapor from the undisturbed forest located close to the pasture increasing the convective precipitation. This local cell is approximately twice as big as the deforestation length. In the BR-163 study case, the cell was located nearest to the west side of the land cover transition area (forest-pasture) where the rainfall rate increased. On the east side and over the deforestation area, the precipitation rate was reduced. The diurnal cycle of the precipitation has been slightly changed in the deforestation case. During the day, it was not possible to identify the rainfall maximum while at night it suggested a slightly increase of precipitation. The response of the fluxes and surface variables may be different depending on its topography level. A small rainfall reduction has been observed where the forest was kept undisturbed over 500 meters.

A poluição de origem difusa das águas pluviais é um entre os vários impactos causados pela urbanização. No Brasil ainda não é dada a devida importância para esta forma de poluição, que pode e deveria ser combatida em conjunto com os impactos causados pelo aumento das vazões geradas pela urbanização. As bacias de detenção são usadas para controlar as vazões de pico, mas também podem ser usadas para o controle da qualidade da água através da sedimentação natural dos poluentes. Neste trabalho é desenvolvido um modelo de pré-dimensionamento de bacias de detenção para o controle da poluição difusa no Município de Porto Alegre, baseado em uma metodologia de maximização de captura de volume e em uma metodologia de cálculo da eficiência da remoção de poluentes. No desenvolvimento do modelo foram utilizadas séries históricas de precipitações ocorridas em Porto Alegre. Para aplicação do modelo são necessários dados físicos de fácil obtenção, relativos à bacia de contribuição ao reservatório de detenção, tais como coeficiente de escoamento, taxa de impermeabilização do solo ou densidade habitacional. Os resultados das simulações mostraram que o volume de detenção necessário para o controle da poluição difusa é de 157 m3/ha para um coeficiente de escoamento de 0,6, típico de áreas urbanas, variando de 36 a 225 m3/ha para coeficientes de escoamento de 0,1 e 1,0, respectivamente. O modelo proposto foi comparado com modelos aplicados em locais nos Estados Unidos com características de precipitação semelhantes, resultando em volumes de detenção compatíveis, demonstrando que, pelo menos para Porto Alegre, o critério de semelhança de precipitação implica em volumes muito semelhantes. A incorporação do modelo de pré-dimensionamento para controle da poluição difusa ao modelo atual de dimensionamento para controle de cheias do Município de Porto Alegre pode ser feita através da soma dos volumes calculados por cada um dos modelos, porém isto implica em um aumento médio de 55 % no volume total de detenção. Analisando-se bacias de detenção existentes no Município, projetadas para o controle de cheias, a incorporação de controle da poluição difusa das águas pluviais implicaria em um aumento mínimo de 50 % no volume das mesmas e, em alguns casos, de mais de 100 %.

A previsão e emissão de alertas antecipados constituem um dos principais elementos na prevenção dos impactos ocasionados por eventos de cheias. Uma das formas utilizadas para se obter uma ampliação do horizonte de previsão é através do uso da modelagem chuva-vazão associada à previsão de precipitação, tipicamente derivada de modelos meteorológicos. A precipitação, no entanto, é uma das variáveis que impõe maior dificuldade na previsão meteorológica, sendo considerada uma das principais fontes de incerteza nos resultados da previsão de cheias. A previsão por conjunto é uma técnica originalmente desenvolvida nas ciências atmosféricas e procura explorar as incertezas associadas às condições iniciais e/ou deficiências na estrutura dos modelos meteorológicos com intuito de melhorar sua previsibilidade. A partir de diferentes modelos meteorológicos ou de diferentes condições iniciais de um único modelo, são gerados um conjunto de previsões que representam possíveis trajetórias dos processos atmosféricos ao longo do horizonte de previsão. Pesquisas recentes, principalmente na Europa e Estados Unidos, têm mostrado resultados promissores do acoplamento de previsões meteorológicas por conjunto à modelos hidrológicos para realizar previsões de cheia. Essa pesquisa trata da avaliação do benefício da previsão de cheias por conjunto em curto prazo, em uma bacia de médio porte, utilizando dados e de ferramentas para previsão de vazões disponíveis em modo operacional no Brasil. Como estudo de caso foi utilizada a bacia do Rio Paraopeba (12.150km²), de clima tipicamente tropical, localizada na região sudeste do Brasil. A metodologia proposta para geração das previsões hidrológicas utilizou o modelo hidrológico MGB-IPH alimentado por um conjunto previsões de precipitação de diferentes modelos, com diferentes condições iniciais e parametrizações, dando origem a distintos cenários de previsão de vazões. Como parâmetro de referência na avaliação do desempenho das previsões por conjunto foi utilizada uma previsão hidrológica determinística única, baseada em uma previsão de precipitação obtida da combinação ótima de saídas de diversos modelos meteorológicos. As previsões foram realizadas retrospectivamente no período entre ago/2008 e mai/2011, sendo analisadas durante o período chuvoso dos anos hidrológicos (out-abr). Os resultados das previsões de cheia por conjunto foram avaliados através de uma representação determinística, considerando a média dos membros do conjunto, assim como através de uma representação probabilística, considerando todos os membros, através de medidas de desempenho específicas para esse fim. Na avaliação determinística, a média do conjunto hidrológico apresentou resultados similares aos obtido com a previsão determinística de referência, embora tenha apresentado benefício significativo em relação à maior parte dos membros do conjunto. A avaliação das previsões de cheia por conjunto, por sua vez, mostrou a existência de uma superestimativa e de um subespalhamento dos membros em relação às observações, sobretudo nos primeiros intervalos de tempo da previsão. Na comparação dos resultados das previsões de eventos do tipo dicótomos, que consideram a superação ou não de vazões limites de alerta, o 9º decil das previsões por conjunto mostrou superioridade em relação à previsão determinística de referência e mesmo a média do conjunto, sendo possível obter, na maior parte dos casos analisados, um aumento significativo na proporção de eventos corretamente previstos mantendo as taxas de alarmes falsos em níveis reduzidos. Esse benefício foi, de modo geral, maior para maiores antecedências e vazões limites, situações mais importantes num contexto de prevenção de cheias. Os resultados mostraram ainda que, em média, uma diminuição do número de membros do conjunto diminui seu desempenho nas previsões. / The forecasting and issuing of early warnings represent a key element to prevent the impacts of flood events. An alternative to extend forecasting horizon is the use of rainfall-runoff modeling coupled with precipitation forecasts derived from numerical weather prediction (NWP) models. However, NWP models have difficulty to accurately predict precipitation due to the extremely sensitivity of the initial conditions. Therefore, this variable represents one of the major sources of uncertainties in flood forecasting. A probabilistic or ensemble forecasting approach was originally developed in the atmospheric sciences and then applied to other research areas. This procedure explores the uncertainties related to initial conditions and deficiencies in the structure of NWP models intending to improve its predictability. Using different NWP models or different initial conditions of a single model, an ensemble forecast showing possible trajectories of atmospheric processes over the forecast horizon are produced. Recent studies developed in Europe and the United States have shown promising results in flood forecasting using hydrological models fed by NWP ensemble outputs. The present research assess the performance of short term ensemble flood forecasting in a medium size tropical basin, based on data and streamflow forecasting tools available in operational mode in Brazil. The Paraopeba River basin (12,150 km²), located in the upper portion of the São Francisco River basin, in Southeastern Brazil, was selected as a case study. The proposed methodology used the MGB-IPH hydrological coupled to an ensemble of precipitation forecasts generated by several models with different initial conditions and parameterizations. The results are several scenarios of streamflow forecasts. A single deterministic streamflow forecast, based on a quantitative precipitation forecast derived from the optimal combination of several outputs of NWP models, was used as a reference to assess the performance of the streamflow ensemble forecasts. The streamflow forecasts were performed between aug/2008 and may/2011 and were analyzed during the rainy seasons (austral summer). The results from the ensemble flood forecasting were assessed by deterministic and probabilistic performance measures, with the ensemble mean being used by the former, and specific assessment measure by the later. Based on the deterministic assessment, the ensemble mean showed similar results to those obtained by the deterministic reference forecast, although showing better performance over most of the ensemble members. Based on the probabilistic performance measures, however, results showed the existence of an ensemble overforecasting and underspread of the members in regard to observed values, especially during the first lead times. The results for predictions of dichotomous events, which mean exceeding or not flood warning thresholds, showed that the 9th decile of the ensemble over performed the deterministic forecast and even the ensemble mean. In most cases, it was observed an increase in the proportion of correctly forecasted events while keeping false alarm rates at low levels. This benefit was generally higher for higher flow thresholds and for longer lead times, which are the most important situations for flood mitigation. The results show, also, that, in average, a reduction in the number of ensemble members decreases the performance of ensemble flood forecasts.

A precipitação atmosférica é considerada um importante processo de remoção de poluentes da atmosfera. A caracterização química desta matriz ambiental pode indicar a presença de espécies inorgânicas proveniente de fontes naturais e antrópicas de uma determinada região. O presente trabalho foi realizado em três locais da Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA), no Sul do Brasil: Porto Alegre, Canoas e Sapucaia do Sul. Onde o crescimento das atividades urbano-industriais tem provocado um significativo aumento das emissões de poluentes para a atmosfera. A análise da caracterização química da precipitação úmida foi determinada por diferentes técnicas quantitativas: íons maiores por cromatografia iônica, elementos metálicos (Espectrometria de Emissão por Plasma - ICP/AES), razões isotópicas de Pb, Difratometria de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), com sistema EDS (Energy Dispersive Sistem). Além disso, foi realizado também um biomonitoramento com a espécie Lolium multiflorum Lam. Gramineae, somente para 2007, a fim de relacionar estes resultados com os dados dos parâmetros químicos da precipitação úmida da região estudada. Nesta parte do presente estudo foi selecionado um local controle, em Porto Alegre. Os resultados da integração dos dados do biomonitoramento com os dados de precipitação úmida mostraram que os íons Cl-, Na+, SO4 2-, NH4 + e Ca2+ apresentaram as maiores taxas de deposição, o que representou um elevado fator de enriquecimento para os íons Ca2+, K+ e SO4 2-. Os elementos metálicos Zn, Fe e Mn apresentam as maiores taxas de deposição na maioria dos meses estudados. Os parâmetros que avaliaram o biomonitoramento, atividade da enzima nitrato redutase, teor de enxofre e acúmulo de metais na área foliar da espécie Lolium multiflorum, mostraram-se mais significativos nas estações de amostragens Sapucaia e Canoas. A análise de cluster foi aplicada para integrar os resultados do biomonitoramento e da precipitação úmida, indicando a formação de dois agrupamentos distintos: Cluster 1 identificou os meses menos chuvosos e locais de exposição que não apresentaram valores elevados das variáveis analisadas, tanto no biomonitoramento como na precipitação úmida, incluindo a estação Porto Alegre/Controle. Entretanto, o cluster 2 caracterizou-se pela correlação entre os meses que mostraram as maiores taxas de pluviometria, o maior acúmulo de elementos metálicos e o mais elevado teor de enxofre na espécie de L. multiflorum, e as maiores taxas de deposição de elementos metálicos e íons maiores nas amostras de precipitação úmida da região estudada. A precipitação atmosférica de uma determinada região pode indicar alterações em bioindicadores acumulativos, principalmente para elementos metálicos, como a espécie L. multiflorum. Os resultados da composição química da precipitação úmida dos locais estudados, durante o período de 2005 a 2007, apresentaram como íons predominantes NH4 +, SO4 2- e Ca2+. O pH apresentou um valor médio de 5,97 +/- 0,5. Foram identificadas origens naturais e antrópicas na região estudada, através da aplicação de análises estatísticas multivariadas. Observam-se como fontes naturais aerossóis marinhos (Na+, Cl- e Mg2+) e partículas da crosta terrestre (Ca2+ e Mn). E a origem antrópica foi identificada pela presença de NO3 -, SO4 2-, NH4 +, Fe, Cu e Ni, e em menor proporção H+ e F- , proveniente de atividades industriais como refino de petróleo, siderurgia, fertilizantes, termoelétricas e também emissões veiculares. O predomínio da contribuição antrópica proveniente de emissões veiculares e de atividades siderúrgicas, presentes na região estudada, pode ser identificado pelas assinaturas isotópicas de 208Pb/207Pb e 206Pb/207Pb analisadas na precipitação úmida e material particulado suspenso da RMPA. Outra parte importante do presente trabalho foi à aplicação de modelos numéricos no estudo dos processos de remoção de SO4 2- que podem ocorrer dentro e abaixo da nuvem na região estudada. Foram aplicados dois modelos, o BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) para simular a estrutura vertical das nuvens e o modelo de remoção B. V. 2 (Below-Cloud Beheng, versão 2) para calcular as concentrações de SO2 e SO4 2- que podem ocorrer na remoção úmida dentro (rainout) e abaixo da nuvem (washout). As concentrações de SO4 2- medidas experimentalmente na precipitação úmida e a concentração de SO2 no ar foram utilizadas como dados na modelagem. Os resultados modelados para a remoção de SO4 2- demostraram uma boa concordância (r=0,73) com os valores observados experimentalmente na precipitação úmida dos locais estudados. E também foi observada uma predominância dos processos de remoção que ocorrem dentro da nuvem como sendo os responsáveis por cerca de 70 a 90% da concentração de SO4 2- encontrada na água de chuva, sendo corroborados por dados encontrados na literatura. / The atmospheric precipitation is considered one of the most important scavenging processes of pollutants from the atmosphere. The chemical characterization of this environmental matrix may indicate the presence of inorganic species from natural and anthropogenic sources in a determined region. This study was conducted in three cities in the Metropolitan Area of Porto Alegre (MAPA), in southern Brazil: Porto Alegre, Canoas and Sapucaia do Sul. The growth of urban-industrial activities in this region has caused a significant increase in emissions of pollutants to the atmosphere. The analysis of the chemical characterization of wet precipitation was determined by different quantitative techniques: major ions by ion chromatography, metallic elements (by Inductively Coupled Plasma - ICP/AES), Pb stable isotope ratio, X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM), with EDS (Energy Dispersive System). Moreover, a biomonitoring with Lolium multiflorum Lam Gramineae species has been realized for 2007 in order to relate these results to data from chemical parameters of wet precipitation in the region studied. For this part of the study a control site was selected in Porto Alegre. The results of the integration of data from biomonitoring with wet precipitation data showed that the ions Cl-, Na+, SO4 2-, NH4 + and Ca2+ had the highest rates of deposition, which represented a high enrichment factor for the ions Ca2+, K+ and SO4 2-. The metallic elements Zn, Fe and Mn have the highest rates of deposition in most of the months studied. The parameters evaluating the biomonitoring, activity of the enzyme nitrate reductase, sulfur and accumulation of metals in leaf samplers of L. multiflorum, were more significant in the sampling stations Sapucaia and Canoas. The cluster analysis was applied to integrate the results of biomonitoring and wet precipitation, indicating the formation of two distinct groups: Cluster 1 identified the less rainy months and sites of exposure that did not show high values of variables, both in biomonitoring and in wet precipitation, including the station Porto Alegre/Control. However, the cluster 2 was characterized by the correlation between the months that showed the highest rates of rainfall, the largest accumulation of metallic elements and high sulfur content in the species of L. multiflorum, and higher deposition rates of metallic elements and major ions in samples of wet precipitation in the region studied. It was shown that the atmospheric precipitation in a region may indicate changes in accumulative bioindicators, especially for metallic elements, such as species L. multiflorum. The results of the chemical composition of wet precipitation at the studied sites during the period 2005 to 2007 presented as predominant ions NH4 +, SO4 2- and Ca 2+. The pH presented an average of 5.97 ± 0.5. Natural and anthropogenic sources in the studied region were identified by the application of multivariate statistical analysis. As natural sources from marine aerosols observes Na+, Cl- and Mg2+ as well as Ca2+ and Mn for soil of origin respectively. The anthropogenic sources were identified by the presence of NO3 -,SO4 2-, NH4 +, Fe, Cu and Ni and to a lesser extent H+ and F-, from industrial activities as oil refinery, steel production, fertilizers, coal-fired power plants and vehicular emissions. The dominance of the anthropogenic emissions from vehicles and industrial activities, present in the studied region, can be identified by the isotopic signatures of 208Pb/207Pb and 206Pb/207Pb analyzed in wet precipitation and suspended particulate material of the MAPA. Another essential part of this work is characterized by the application of numerical models in the study the scavenging processes of SO4 2- that can occur in-cloud and below-cloud in the region studied. Two models were applied: The BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) to simulate cloud vertical structure and model B. V. 2 (Below-Cloud Beheng, version 2) to calculate the concentrations of SO2 and SO4 2- that occur in-cloud and below-cloud in the event of rainfall. The experimentally observed concentrations of SO4 2- in wet precipitation and concentration of SO2 in the air were used as modeling data. The modeled results for the removal of SO4 2- showed a good correlation (r = 0.73) with the experimentally observed values of wet precipitation in the studied sites. There was also a predominance of in-cloud scavenging processes responsible for about 70 to 90% of the concentration of sulfate in rainwater, corroborating data in the literature.

Orientadora: Prof. Dra. María Cleofé Valverde Brambila / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2018. / O município de Santo André está localizado na Região Metropolitana de São Paulo e sofre constantemente com eventos de inundações, enchentes e alagamentos. Esse trabalho teve o objetivo de estudar as inundações que ocorrem em Santo André com foco na análise morfométrica e hidroclimatológica das sub-bacias hidrográficas do rio Tamanduateí que drenam a parte urbana do município: Tamanduateí Médio I, Oratório, Ribeirão dos Meninos e Guarará. Inicialmente foi analisada a recorrência das inundações no município tendo como base os históricos de ocorrências da Defesa Civil para o ano de 2001 até 2016. Em seguida foram averiguadas as características morfométricas das sub-bacias, seguidas do estudo das chuvas. Foram criados mapas temáticos que permitiram visualizar as sub-bacias e os seus principais condicionantes às inundações. Os resultados mostram um total de 273 ocorrências de inundações nos dezesseis anos citados, com predominância durante o verão. A análise morfométrica indica propensão à inundações para a sub-bacia do Guarará (47% dos casos) pelos índices relacionados ao relevo. A sub-bacia do Tamanduateí Médio I (20% dos registros) possui uma tendência mediana a baixa para inundações, tanto pela geometria, quanto pelo relevo. A sub-bacia do Ribeirão dos Meninos (29% dos casos na porção em Santo André) é a menos propensa a sofrer com inundações em relação as áreas de drenagem vizinhas pelas suas características físicas. A sub-bacia do córrego Oratório pelos índices morfométricos teria maior tendência do que a sub-bacia do Ribeirão dos Meninos. O menor tempo de concentração encontrado foi da sub-bacia do Guarará, já a sub-bacia do Ribeirão dos Meninos possui o maior valor. A maioria dos eventos de inundação se associou com precipitação no mesmo dia e com cinco dias de chuva acumulada, sendo os intervalos de 15-30 mm, 31-50 mm e 51-70 mm os que se associaram com a maior frequência dos eventos. Além disso, observa-se que a antropização nas sub-bacias está diretamente relacionada ao risco à inundação devido a infraestrutura urbana inadequada ou inexistente. / The city of Santo André is located in the Metropolitan Region of the State of São Paulo and constantly suffers from floods. This research has the aim to study the floods that occur in Santo André focusing on the morphometric and hydroclimatological analysis of the drainage sub-basins of the Tamanduateí river that drain the city: Tamanduateí Médio I, Oratório, Ribeirão dos Meninos and Guarará. Initially, the recurrence of the flood events was analyzed through the historical data of the Civil Defense regarding the occurrence of the events from 2001 to 2016. After that, the morphometric features of the watersheds were studied, followed by the analysis of the rainfall. The results showed a total of 273 flood events during the 16 years mentioned, most of them occurring in summer. The morphometric analysis indicates that the Guarará watershed (with 47% of the events) is naturally prone to floods because of its relief characteristics. The Tamanduateí Médio drainage basin has a medium tendency to flooding occurrence in terms of geometry and also the relief. The Ribeirão dos Meninos watershed (29% of the cases) is less prone to flood occurrences when compared to the other drainage basins nearby. The Oratório sub-basin is more vulnerable to floods than the Ribeirão dos Meninos watershed. The lowest time of concentration found was in the Guarará sub-basin and the highest value was found for the Ribeirão dos Meninos drainage basin. It is also possible to observe that anthropization in the wastersheds is connected to the flood risk because of the inadequate or nonexistent urban infrastructure. The majority of the events were associated to rainfall in the day of the flood and five days of accumulated rainfall. The precipitation intervals that were related the most with the events were 15-30 mm, 31-50 mm e 51-70 mm.

Submitted by (ana.araujo@ufrpe.br) on 2016-08-12T15:41:19Z No. of bitstreams: 1 Silvio Fernando Alves Xavier Junior.pdf: 1969278 bytes, checksum: 716d98cbb2937cd01be0ff1272ed5033 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-12T15:41:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvio Fernando Alves Xavier Junior.pdf: 1969278 bytes, checksum: 716d98cbb2937cd01be0ff1272ed5033 (MD5) Previous issue date: 2011-06-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Rainfall can be understood as an end product of a number of complex atmospheric processes, which vary in space and time, and it may be considered one of most important dominant factor of the meteorological-climatic features of an specified investigated area. In this study, we observed if the dynamics of rain in Piracicaba, São Paulo - Brazil is generated by a multifractal process and / or belongs to classes of Self-Organized Criticality systems. To detect long-term correlations and multifractal behavior, we apply MF-DFA method that systematically detect nonstationarities and overcome trends in the data at all timescales. We calculated the generalized Hurst exponent, h(q), and Renyi exponent, (q). The results showed the existence of power-law long-term correlations which are described by a hierarchy of scaling exponents, that is the consequence of an underlying multifractal stochastic process. For smaller scales of about 8 months, the dynamics of rain is generated by a multifractal process (the generalized Hurst exponent, h(q), decreases with the increase in order (q) meaning it can be modeled using the cascade models. For larger scales, the value of h(q) is between 0:35 �� 0:55 indicating a weaker multifractality. The hypothesis that rainfall may be a case of Self-Organized Criticality is assessed. We analyze two events: the daily amount of rain and drought events (days without rain), both are weather phenomena that are strongly linked to rainfall. It appears that the distribution of the daily amount of rain displays two different scaling regimes for small and large intensities. The value of the ratio of these exponents confirms the results that were obtained in regions with tropical and subtropical climates. However, for the distribution of drought events we find two distinct scaling exponents with values that are closer than those observed in the daily amount of rain. The multifractal properties and self-organized criticality should be incorporated into theoretical models and computer simulations of the dynamics of rainfall and related phenomena.Rainfall can be understood as an end product of a number of complex atmospheric processes, which vary in space and time, and it may be considered one of most important dominant factor of the meteorological-climatic features of an specified investigated area. In this study, we observed if the dynamics of rain in Piracicaba, São Paulo - Brazil is generated by a multifractal process and / or belongs to classes of Self-Organized Criticality systems. To detect long-term correlations and multifractal behavior, we apply MF-DFA method that systematically detect nonstationarities and overcome trends in the data at all timescales. We calculated the generalized Hurst exponent, h(q), and Renyi exponent, (q). The results showed the existence of power-law long-term correlations which are described by a hierarchy of scaling exponents, that is the consequence of an underlying multifractal stochastic process. For smaller scales of about 8 months, the dynamics of rain is generated by a multifractal process (the generalized Hurst exponent, h(q), decreases with the increase in order (q) meaning it can be modeled using the cascade models. For larger scales, the value of h(q) is between 0:35 �� 0:55 indicating a weaker multifractality. The hypothesis that rainfall may be a case of Self-Organized Criticality is assessed. We analyze two events: the daily amount of rain and drought events (days without rain), both are weather phenomena that are strongly linked to rainfall. It appears that the distribution of the daily amount of rain displays two different scaling regimes for small and large intensities. The value of the ratio of these exponents confirms the results that were obtained in regions with tropical and subtropical climates. However, for the distribution of drought events we find two distinct scaling exponents with values that are closer than those observed in the daily amount of rain. The multifractal properties and self-organized criticality should be incorporated into theoretical models and computer simulations of the dynamics of rainfall and related phenomena. / A precipitação pode ser entendida como um produto final de processos atmosféricos complexos, os quais variam no tempo e espaço, e pode ser considerada um dos mais importantes fatores dominante das características meteorológicas-climáticas de uma determinada área investigada. Neste trabalho, verificamos se a dinâmica da chuva em Piracicaba, São Paulo - Brasil é gerada por um processo multifractal e/ou pertence as classes dos sistemas com propriedade da criticalidade auto-organizada. Para detectar a correlação de longo alcance e o comportamento multifractal, aplicamos o método MF-DFA que sistematicamente detecta não-estacionariedades e tendências nos dados para todas escalas de tempo. Calculamos o expoente generalizado de Hurst, h(q), e o expoente de Renyi, (q). Os resultados mostraram a existência de correlações de longo alcance, caracterizadas por uma hierarquia dos expoentes de escala, consequência de um processo estocástico multifractal. Para as escalas menores, aproximadamente 8 meses, a dinâmica de chuva é gerada por um processo multifractal (o expoente de Hurst generalizado, h(q), diminui com o aumento de ordem q) significando que pode ser modelada utilizando os modelos de cascata. Para as escalas maiores, o valor de h(q) está entre 0,35-0,55 o que indica a multifractalidade mais fraca. A hipótese de que a precipitação pode ser um caso de Self- Organized Criticality é avaliada. Analisamos dois eventos: a quantidade diária de chuva e eventos de seca (dias sem chuva), ambos são fenômenos metereológicos os quais são fortemente ligados à precipitação. Verifica-se que a distribuição da quantidade diária de chuva exibe dois regimes de escala distintos para pequenas e grandes quantidades. O valor da razão desses expoentes encontrados confirmam os resultados que foram obtidos nas regiões com climas tropical e subtropical. No entanto, para a distribuição de eventos de seca encontramos dois expoentes de escala distintos com valores bem mais próximos comparados com os observados na quantidade diária de chuva. As propriedades multifractais e criticalidade auto-organizada deverão ser incorporados em modelos teóricos e simulações computacionais da dinâmica das chuvas e fenômenos relacionados.