Foram analisadas as principais propriedades ópticas do aerossol atmosférico a partir dos radiômetros da rede NASA/AERONET em três regiões de interesse: o Norte da Amazônia, a região do arco do desflorestamento, e a região do cerrado. A metodologia envolveu a obtenção da espessura óptica do aerossol (), distribuição de tamanho, albedo de espalhamento único (0), e outras propriedades com o uso de radiômetros CIMEL operados pela rede de fotômetros NASA/AERONET. Foram determinadas propriedades ópticas de aerossóis biogênicos naturais, bem como das emissões de queimadas. Observaram-se profundas modificações nas propriedades do aerossol durante a estação seca, como decorrência de emissões de queimadas. A profundidade óptica do aerossol, 500nm, aumentou de um valor de background de 0,15±0,13 durante a estação chuvosa, para valores médios diários da ordem de 2,5 a 3,5, o que indica uma atmosfera extremamente carregada de aerossóis na região do arco do desflorestamento. O coeficiente de Ångström, que expressa o tamanho das partículas, aumentou significativamente durante a estação de queimadas para altos valores de , indicando a predominância de partículas finas nessa época do ano, aumento esse que também é visto no volume da moda fina da distribuição de tamanho na região do arco do desflorestamento, com um pico no raio de 0,15 m. O aerossol biogênico natural está presente durante todo o ano, em todos os locais analisados. da região Amazônica. O aerossol produzido secundariamente na atmosfera, pela oxidação de compostos emitidos pela vegetação, contribui para o volume da moda fina, enquanto que as partículas primárias emitidas pela floresta contribuem para a moda grossa. Das propriedades intrínsecas do aerossol, observou-se que o albedo de espalhamento único do aerossol (0) tem valor médio de 0,920,03 nas estações do arco do desflorestamento. Em Cuiabá foi possível observar duas modas de valores de 0, uma correspondente ao aerossol natural do cerrado com valor de 0,84±0,05, e outra correspondente a queimadas de longa distância com valor de 0,92±0,03, compatível com as estações do arco do desflorestamento. O Norte da Amazônia foi caracterizado por aerossol extremamente espalhador, com albedo de 0,98±0,01 durante a estação chuvosa em Balbina. O impacto climático dos aerossóis foi quantificado através das inversões de forçante radiativa direta do aerossol da AERONET. A forçante radiativa instantânea no topo da atmosfera chegou a -100 W.m-2 na região do arco de desflorestamento. O valor de eficiência de forçante do aerossol na Amazônia variou entre 38,6 W.m-2.-1, em Alta Floresta, a 50,9 W.m-2.-1 em Belterra. Foi também realizada uma análise entre as medidas integradas na coluna atmosférica com medidas de concentração de aerossóis ao nível do solo. Nesse intuito, estudou-se a relação da profundidade óptica do aerossol obtida pelos radiômetros da AERONET e a concentração de material particulado fino, MP2,5 obtida ao nível do solo. A regressão linear encontrada foi de MP2,5 = (37±2)500 + (5±2) em unidades de [g.m-3] para a região do arco do desflorestamento, e MP2,5 = (30,7±1,3)500 + (0,08±0,40) nas mesmas unidades, para a região de Belterra. A validação feita com obtido independentemente pelo sensor MODIS mostrou que a relação é adequada para o arco do desflorestamento e a profundidade óptica do aerossol obtida por ambos os métodos pode ser usada alternativamente para estudos de efeitos de material particulado na saúde humana. / This work has analyzed the main optical properties of atmospheric aerosol particles in three regions of interest: the Northern Amazon region, the arc of deforestation and the Brazilian cerrado. The methodology involved the measurement of aerosol optical thickness (), size distribution, single scattering albedo (0), and other properties with the use of CIMEL radiometers that are part of a sun-photometer network operated by AERONET/NASA. It was determined the optical properties of natural biogenic aerosols as well as emissions from biomass burning. We observed large changes in the physical properties of aerosols during the dry season, as a result of emissions from fires. The aerosol optical depth at 500nm, 500nm increased from a background value of 0.15 ± 0.13 during the wet season for the daily average values of 2.5 to 3.5, indicating a highly loaded atmosphere in the region of the arc of deforestation. The Ångström coefficient, which indicates the particle size, increased significantly during the burning season for high values of , indicating the predominance of fine particles in this season. This increase due to biomass burning is also observed in the volume size distribution, with a large peak centered at a radius of 0.15 m. The natural biogenic aerosol is present throughout the year in all locations studied in the Amazon region with similar properties. The secondary organic aerosol produced in the atmosphere by oxidation of compounds emitted by the vegetation contributes to the volume of fine mode, while the primary particles emitted by the forest contribute to the coarse mode. The intrinsic properties of the aerosol were also analyzed. It was observed that the single scattering albedo of the aerosol (0) has an average value of 0.92 0.03 in the stations close to the region of the arc of deforestation. In Cuiabá it was possible to observe two modes in the distribution of 0, corresponding to a natural aerosol from the cerrado with an average value of 0.84 ± 0.05, and other mode corresponding to fires from long range transport with a relatively high value of 0.92 ± 0.03, consistent with the measurements at the arc of deforestation. The northern Amazon region was characterized by extremely scattering aerosols with albedo of 0.98 ± 0.01 during the rainy season in Balbina. The climate impact of aerosols was characterized by aerosol direct radiative forcing from inversions calculations by AERONET. The instantaneous radiative forcing at the top of the atmosphere reached a very high -100 Wm-2 in the region of the arc of deforestation. The value of the aerosol forcing efficiency in the Amazon ranged from -38.6 Wm-2.-1 in Alta Floresta, to -50.9 Wm-2.-1 in Belterra, compatible with measurements using other methods. This work also has done an analysis of the comparison between 500nm column measurements from AERONET and ground based aerosol concentrations. It was studied in detail the relationship of the aerosol optical depth obtained by the AERONET radiometers with the concentration of fine particulate matter, PM2.5 obtained at ground level in several sites in Amazonia. We found a statistically significant correlation and it was derived a linear regression of PM2.5 = (37±2) AOD500 + (5±2) in g/m³ in the region of the deforestation arc calculated from data in the period of 2001-2006. In addition, estimates from MODIS aerosol optical depth was used to calculate ground based PM2.5 concentrations, with statistically significant agreement. This technique is very useful to assess health effects of aerosols in Amazonia.

Orientador: Alexandre Dal Pai / Banca: Valeria Cristina Rodrigues Sarnighausen / Banca: Carlos Roberto Pereira Padovani / Resumo: O uso de ambientes protegidos na agricultura tem ganhado importância nas ultimas décadas, por proporcionar ao agricultor a possibilidade de produzir produtos agrícolas de maior qualidade e possibilitar a produção em períodos em que normalmente a oferta de tais produtos é baixa, devido à inadequação das condições climáticas para o desenvolvimento das culturas (denominados períodos de entressafra), aumentando assim, o lucro obtido pelo produtor. O trabalho é composto por dois capítulos que se complementam e visam avaliar o comportamento da radiação solar no interior de uma estufa de polietileno e a parametrização de modelos clássicos de estimativa da radiação de ondas longas atmosféricas. No Capítulo 1, o saldo de radiação foi medido por um saldoradiômetro modelo CNR1 da Kipp & Zonnen, que tem a capacidade de medir as quatro componentes ao mesmo tempo: as radiações de ondas curtas (Global e Refletida) e as radiações de ondas longas (Atmosférica e Terrestre). As medidas foram realizadas no interior de uma estufa de polietileno tipo túnel durante período de 01/03/2008 a 28/03/2009, situada no campus da FCA,UNESP de Botucatu. Posteriormente foi realizada uma análise climática do Saldo de Radiação (NR) e sua sazonalidade. No Capítulo 2, Objetivou-se parametrizar modelos de estimativa da radiação de ondas longas atmosférica (LW) para o interior de uma estufa de polietileno em Botucatu - SP. Estes modelos (modelos clássicos) só tem validade para dias de céu completamente limpo (sem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of greenhouses in agriculture has gained importance in recent decades, by giving the farmer the possibility to produce agricultural products of higher quality and enable the production in periods where normally the offer of such products is low due to the inadequacy of climate conditions for crop development (called off-season periods), thus increasing the profit made by the producer. The work consists of two chapters that complement each other and seek to evaluate the behavior of solar radiation inside a polyethylene greenhouse and parameterization of classic estimation of radiation atmospheric long-wave models. In Chapter 1, the net radiation was measured by a net-radiometer model CNR1 by Kipp & Zonnen, which has the capacity to measure the four components simultaneously: the shortwave radiation (Global and Reflected) and longwave radiation (Atmospheric and Terrestrial). The measurements were performed inside a tunnel type polyethylene greenhouse during the period of 01/03/2008 to 28/03/2009, located on the campus of FCA, UNESP Botucatu. Later, a climatic analysis of the Net radiation (NR), and its seasonality was performed. In Chapter 2, the objective is modeling the atmospheric longwave radiation (LW) into a polyethylene greenhouse in Botucatu - SP. These models (classical models) are only valid for days of completely clear sky (without clouds) and estimate the LW depending on air temperature (Ta) and a steam current pressure (ea). Measurements were made of the... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Este trabalho tem como foco o entendimento das propriedades ópticas do aerossol na Amazônia utilizando várias técnicas: sensoriamento remoto em solo, sensoriamento remoto por satélites e medidas in situ. Propriedades ópticas medidas continuamente ao longo de mais de 15 anos pela rede AERONET na Amazônia foram analisadas buscando compreender como os eventos anuais de queima de biomassa e as emissões urbanas de Manaus afetam as propriedades das partículas. Medidas de longo prazo do sensor MODIS utilizando o sistema Giovanni da NASA foram úteis para caracterizar o impacto da pluma urbana de Manaus nas propriedades de aerossol e nuvens na Amazônia Central. A partir de medições in situ realizadas nas várias estações amostradoras do experimento GoAmazon2014/5, analisou-se em detalhes propriedades de absorção e espalhamento de aerossol antes e depois do impacto da pluma urbana de Manaus. Foi observada uma alta variabilidade na profundidade óptica do aerossol (AOD) bem como em outras propriedades, tais como absorção, espalhamento e distribuição de tamanho. Valores muito elevados de AOD foram observados em todos os sítios durante a estação seca, em particular na região do arco do desflorestamento. Análises dos expoentes Ångström de espalhamento e absorção separam as diferentes componentes absorvedoras do aerossol, entre eles o carbono elementar (EC), carbono orgânico (OC), poeira mineral e partículas biogênicas. Uma análise da forçante radiativa no topo da atmosfera em conjunto com a Matriz Ångström auxiliou no entendimento do papel da componente orgânica de espalhamento (OC) e da componente de absorção (BC) no aerossol de queimadas e urbano na forçante radiativa. A região menos afetada por queimadas na Amazônia foi caracterizada pela presença de um aerossol altamente espalhador durante a estação seca, com valores de albedo de espalhamento simples (SSA) na faixa de 0,91-0,94. Por outro lado, constatou-se valores médios de 0,85 a 0,89 em regiões fortemente impactadas por queimadas. Através de medidas in situ e medidas obtidas a partir da rede AERONET, foi possível observar significativo impacto da pluma de Manaus vento abaixo da cidade, especialmente na componente de absorção. O efeito da absorção do aerossol urbano na forçante radiativa é significativo, indo de uma forçante no sítio da EMBRAPA, antes da pluma, de -24 W/m² para cerca de -18 W/m² em Manacapuru, com o efeito da pluma de Manaus. A partir da análise de 12 anos de medidas dos sensores MODIS e MISR, observou-se alterações nas propriedades de nuvens e na carga atmosférica de aerossol. Foram analisadas a AOD, a temperatura do topo da nuvem e o raio efeito de gotículas de nuvens. Ficou clara a presença de nuvens mais altas e com raio efetivo menor em regiões com maior carga de aerossol, vento abaixo de Manaus. / This work focuses on understanding the optical properties of aerosol in the Amazon, using various techniques: remote sensing from the ground, remote sensing from satellites and in situ measurements. Aerosol optical properties continuously measured over more than 15 years carried out by the AERONET network in the Amazon were analyzed seeking to understand how the annual biomass burning emissions and urban emissions of Manaus affect particle properties. Long-term measurements of MODIS using the Giovanni NASA system were useful to characterize the impact of the urban plume of Manaus in the properties of aerosol and clouds in the central Amazon. Based on in situ measurements in the various sampling sites of the GoAmazon2014/5 experiment, the absorption and scattering properties of aerosol before and after the impact of Manaus urban plume were analyzed in detail. It was observed a large spatial and temporal variability in the aerosol optical depth (AOD) as well as in various properties such as absorption and scattering coefficients and size distribution. Very high levels of AOD were observed at all sites during the dry season, particularly in the deforestation arc region. Analysis of scattering and absorption Ångström exponents helps to identify different absorber components of the aerosol, including elemental carbon (EC), organic carbon (OC), mineral dust and biogenic particles. An analysis of the radiative forcing at the top of the atmosphere together with the Ångström Matrix helps in understanding the role of the scattering organic component (OC) versus the absorption component (BC) in biomass burning and urban aerosol particles in the radiative forcing. The region least affected by fires in the Amazon was characterized by a highly scattering aerosol during the dry season with Single Scattering Albedo (SSA) values in the range of 0.91-0.94, while we found mean values of 0.85 to 0.89 in heavily affected biomass burning regions. Through in situ measurements and AERONET observations it was possible to measure the significant impact of Manaus plume downwind of the urban area, especially in the absorption component. The effect of absorption of urban aerosol in the radiative forcing is significant, with measurements at the EMBRAPA site, before the impact of the plume, at -24 W/m² going to -18 W/m² in Manacapuru that is effect of the Manaus plume. It was also analyzed the changes in the properties of clouds and atmospheric aerosol loading over the last 12 years of MODIS and MISR measurements. The analysis of AOD, cloud top temperature and the radius of cloud droplets show a clear signal of Manaus plume. It was observed clouds with smaller effective radius in regions with higher aerosol load, downwind of Manaus.

Medidas simultâneas dos sensores CERES (Clouds and the Earths radiant Energy System) e MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer), a bordo do satélite Terra, da NASA foram utilizadas para avaliar o impacto do desflorestamento no balanço radiativo em larga escala na Amazônia durante as estações secas de 2000 a 2009. Este impacto é decorrente da emissão de partículas de queimadas, mudanças nas características de superfície e na quantidade de vapor dágua na coluna atmosférica. A forçante radiativa direta de aerossóis de queimadas e a forçante radiativa de mudança de albedo de superfície, devida ao desflorestamento na Amazônia, foram calculadas a partir de duas diferentes metodologias. O primeiro método calcula a média da forçante para toda a estação seca, através da regressão da irradiância no topo da atmosfera (TOA) versus a profundidade óptica de aerossóis. O segundo método calcula a forçante diária a partir das irradiâncias medidas no TOA e da geometria de iluminação. Um código de transferência radiativa, em conjunto com o produto de funções de distribuição de refletância bidirecional (BRDF) do MODIS e medidas de propriedades ópticas de aerossóis de queimadas da rede AERONET, foram utilizados para expandir as forçantes radiativas instantâneas, calculadas no horário de passagem do satélite, em médias diárias. A média diária da forçante radiativa direta no TOA para o período estudado, foi de - 8,2 ± 2,1 W/m² e -5,2 ± 2,6 W/m², dependendo da metodologia utilizada. As distribuições espaciais da forçante radiativa direta de aerossóis sobre a região amazônica mostram que, para altas concentrações de aerossóis, a média diária da forçante radiativa no TOA pode alcançar até -30 W/m². Observamos também que a refletância da superfície influencia fortemente o efeito radiativo direto de aerossóis. O impacto dos aerossóis sobre diferentes tipos de superfície foi analisado, indicando que a forçante radiativa é sistematicamente mais negativa sobre floresta do que sobre cerrado. A média anual da forçante radiativa de mudança de albedo de superfície devida ao desflorestamento em Rondônia foi determinada, a partir das duas diferentes metodologias, em -7,4 ± 0,9 W/m² e -8,1 ± 1,0 W/m², respectivamente. As partículas de queimadas impactam o balanço radiativo por aproximadamente 2 a 3 meses por ano, enquanto o impacto do albedo de superfície pode ser observado ao longo de todo o ano. Esta diferença, devida à sazonalidade da estação de queimadas, indica que a média anual do impacto da mudança de albedo de superfície sobre o balanço radiativo amazônico é muito maior do que o impacto anual dos aerossóis de queimadas. A influência do desmatamento na quantidade de vapor dágua atmosférico e seu impacto no balanço radiativo foi analisada a partir de medidas de vapor dágua integrado na coluna atmosférica obtidas pelos radiômetros solares da AERONET. Estas medidas mostram que a quantidade de vapor dágua integrado na coluna atmosférica é 0,35 cm (cerca de 10% do total) menor sobre áreas desmatadas do que sobre áreas de florestas preservadas. O efeito desta redução na quantidade de vapor dágua atmosférico contribui para aumentar o fluxo radiativo de ondas curtas ascendente no TOA. Os altos valores de forçante obtidos neste trabalho indicam que o desflorestamento pode ter forte implicação para a convecção, desenvolvimento de nuvens e para a razão entre radiação direta e difusa. / Simultaneous CERES (Clouds and the Earth\'s Radiant Energy System) and MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer) sensors retrievals were used to calculate the changes in radiation fluxes resulting from deforestation in the Amazon during the peak of the biomass burning seasons from 2000 to 2009. The energy balance of the region is modified by the emission of biomass burning aerosols, changes in surface properties and in the atmospheric water vapor column. The direct radiative forcing (RF) of biomass burning aerosols and the RF due to surface albedo changes, triggered by deforestation in the Amazonia, were calculated using two different methodologies. The first method calculates the average forcing for the whole dry season using a regression of fluxes in the top of the atmosphere (TOA) versus the aerosol optical depth. The second method calculates the daily forcing from the irradiances at the TOA and the illumination geometry. MODIS\'s bidirectional reflectance distribution functions (BRDF) product and biomass burning aerosol properties retrieved by AERONET were used in a radiative transfer code, to expand the instantaneous radiative forcing values, obtained during the satellite overpass, into 24-hour RF average. The mean direct RF of aerosols at the TOA during the biomass burning season for the 10-year period was -8.2 ± 2.1 W/m² and -5.2 ± 2.6 W/m², depending on the two methodologies applied. The spatial distributions of the direct radiative forcing of aerosols over the Amazon Basin show that for high concentrations of aerosols, the daily average of the RF at the TOA can reach up to -30 W/m². The surface reflectance strongly influences the direct RF of aerosols. The impact of aerosols over different surface types was analyzed, indicating that the RF is systematically more negative over forest than over cerrado areas. The mean annual land use change RF, due to deforestation, in Rondonia was determined as -7.4 ± 0.9 W/m² and -8.1 ± 1.0 W/m², using the two different methodologies. Biomass burning aerosols impact the radiative budget for approximately 2-3 months per year, whereas the surface albedo impact is observed throughout the year. Because of this difference, the estimated impact in the Amazonian annual radiative budget due to surface albedo change is much higher than the annual impact due to aerosol emissions. The influence of deforestation in the atmospheric water vapor content, and its impact in the radiative budget, was assessed using water vapor column measurements obtained by AERONET sunphotometers. It was observed that the column water vapor is on average smaller by about 0.35 cm (around 10% of the total column water vapor) over deforested areas compared to forested areas. The effect of reducing atmospheric water vapor column contributes to an increase in the upward shortwave radiative flux at the TOA. The large radiative forcing values obtained in this work indicate that deforestation have strong implications on convection, cloud development and the ratio of direct and diffuse radiation, which impacts the carbon uptake by the forest, therefore, changing the photosynthetic rate.

Orientador: Silvio Jorge Coelho Simões / Coorientadora: Simone Marilene Sievert da Costa / Banca: Isabel Cristina de Barros / Banca: Renato Galante Negri / Resumo: Este estudo teve como objetivo analisar temporalmente e espacialmente o volume de precipitação pluviométrica, a concentração de material particulado e a radiação, bem como suas relações sobre a quantidade de radiação global terrestre disponível no período de 2011 a 2013 em alguns municípios paulistas. Os municípios da região norte e nordeste do Estado de São Paulo, Presidente Prudente, Ribeirão Preto, Araçatuba, São José do Rio Preto e Bauru, se destacam pela atividade sulcroalcoleira, enquanto Jacareí, em região de vale, e Santos, no litoral, são industrializados. Foram utilizados dados horários, diários e mensais do material particulado (MP10) e de radiação global, fornecidos pela CETESB e dados diários e mensais da espessura óptica de aerossol (EOA550), obtidos pelo satélite Terra. Os dados de radiação global obtidos da CETESB, com resolução temporal horária e mensal foram comparados aos dados e imagens fornecidos pelo satélite geoestacionário (GOES) e modelados pelo Modelo GL. O volume de precipitação permitiu inferir sobre as condições de nebulosidade e estabelecer relações entre pluviosidade e concentração de material particulado local, assim como, relacioná-los à radiação solar disponível. As variáveis complementares, uso e ocupação do solo e de queima de cana de açúcar, facilitaram a compreensão das diferenças espaciais identificadas, causadas por atividades antrópicas e fatores ambientais. A precipitação permitiu inferir as condições de nebulosidade durante o período analisado, e estabelecer relações entre pluviosidade e concentração de material particulado local, assim como, relacioná-los à radiação solar disponível. A concentração de material particulado não apresentou relevância sobre a quantidade média da radiação solar disponível no período analisado, contudo a ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aimed to Evaluation of spatial and spatiotemporal analysis of precipitation, particulate matter and global solar radiation, as well as their relations on the amount of land available global radiation in the period from 2011 to 2013 in some counties. This work aims to analyze some cities where sugarcane production takes place, at the north and northeast of the State of São Paulo (Presidente Prudente, Ribeirão Preto, Araçatuba, São José do Rio Preto and Bauru), as well as industrialized cities of Jacarei and Santos, respectively in the region of valley and coastline. We used data hourly, daily and monthly particulate matter (PM10) and global radiation provided by CETESB and daily and monthly data from the aerosol optical deph (AOD550) obtained by the Terra satellite. The global radiation data obtained from CETESB, with hourly and monthly temporal resolution were compared to the data and images provided by geostationary satellite (GOES) and modeled by GL Model. The volume of precipitation allowed to infer the conditions of cloudiness and linking pluviose and concentration of the local particulate matter, as well as their relation to the available solar radiation. The additional variables, use and occupation of land and sugar cane burning, facilitated the understanding of spatial differences identified, caused by human activities and environmental factors. The precipitation also has shown the cloudy conditions during the analysis period, and linking pluviosity and concentration local particulate matter, as well as their relation to the available solar radiation. The concentration of particulate matter showed no relevance on the average amount of solar radiation available in the analyzed period, however the monthly and daily variability of the solar resource available has shown the need of further assessment of the impact of particulate matter (PM10) ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Medidas simultâneas dos sensores CERES (Clouds and the Earths radiant Energy System) e MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer), a bordo do satélite Terra, da NASA foram utilizadas para avaliar o impacto do desflorestamento no balanço radiativo em larga escala na Amazônia durante as estações secas de 2000 a 2009. Este impacto é decorrente da emissão de partículas de queimadas, mudanças nas características de superfície e na quantidade de vapor dágua na coluna atmosférica. A forçante radiativa direta de aerossóis de queimadas e a forçante radiativa de mudança de albedo de superfície, devida ao desflorestamento na Amazônia, foram calculadas a partir de duas diferentes metodologias. O primeiro método calcula a média da forçante para toda a estação seca, através da regressão da irradiância no topo da atmosfera (TOA) versus a profundidade óptica de aerossóis. O segundo método calcula a forçante diária a partir das irradiâncias medidas no TOA e da geometria de iluminação. Um código de transferência radiativa, em conjunto com o produto de funções de distribuição de refletância bidirecional (BRDF) do MODIS e medidas de propriedades ópticas de aerossóis de queimadas da rede AERONET, foram utilizados para expandir as forçantes radiativas instantâneas, calculadas no horário de passagem do satélite, em médias diárias. A média diária da forçante radiativa direta no TOA para o período estudado, foi de - 8,2 ± 2,1 W/m² e -5,2 ± 2,6 W/m², dependendo da metodologia utilizada. As distribuições espaciais da forçante radiativa direta de aerossóis sobre a região amazônica mostram que, para altas concentrações de aerossóis, a média diária da forçante radiativa no TOA pode alcançar até -30 W/m². Observamos também que a refletância da superfície influencia fortemente o efeito radiativo direto de aerossóis. O impacto dos aerossóis sobre diferentes tipos de superfície foi analisado, indicando que a forçante radiativa é sistematicamente mais negativa sobre floresta do que sobre cerrado. A média anual da forçante radiativa de mudança de albedo de superfície devida ao desflorestamento em Rondônia foi determinada, a partir das duas diferentes metodologias, em -7,4 ± 0,9 W/m² e -8,1 ± 1,0 W/m², respectivamente. As partículas de queimadas impactam o balanço radiativo por aproximadamente 2 a 3 meses por ano, enquanto o impacto do albedo de superfície pode ser observado ao longo de todo o ano. Esta diferença, devida à sazonalidade da estação de queimadas, indica que a média anual do impacto da mudança de albedo de superfície sobre o balanço radiativo amazônico é muito maior do que o impacto anual dos aerossóis de queimadas. A influência do desmatamento na quantidade de vapor dágua atmosférico e seu impacto no balanço radiativo foi analisada a partir de medidas de vapor dágua integrado na coluna atmosférica obtidas pelos radiômetros solares da AERONET. Estas medidas mostram que a quantidade de vapor dágua integrado na coluna atmosférica é 0,35 cm (cerca de 10% do total) menor sobre áreas desmatadas do que sobre áreas de florestas preservadas. O efeito desta redução na quantidade de vapor dágua atmosférico contribui para aumentar o fluxo radiativo de ondas curtas ascendente no TOA. Os altos valores de forçante obtidos neste trabalho indicam que o desflorestamento pode ter forte implicação para a convecção, desenvolvimento de nuvens e para a razão entre radiação direta e difusa. / Simultaneous CERES (Clouds and the Earth\'s Radiant Energy System) and MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer) sensors retrievals were used to calculate the changes in radiation fluxes resulting from deforestation in the Amazon during the peak of the biomass burning seasons from 2000 to 2009. The energy balance of the region is modified by the emission of biomass burning aerosols, changes in surface properties and in the atmospheric water vapor column. The direct radiative forcing (RF) of biomass burning aerosols and the RF due to surface albedo changes, triggered by deforestation in the Amazonia, were calculated using two different methodologies. The first method calculates the average forcing for the whole dry season using a regression of fluxes in the top of the atmosphere (TOA) versus the aerosol optical depth. The second method calculates the daily forcing from the irradiances at the TOA and the illumination geometry. MODIS\'s bidirectional reflectance distribution functions (BRDF) product and biomass burning aerosol properties retrieved by AERONET were used in a radiative transfer code, to expand the instantaneous radiative forcing values, obtained during the satellite overpass, into 24-hour RF average. The mean direct RF of aerosols at the TOA during the biomass burning season for the 10-year period was -8.2 ± 2.1 W/m² and -5.2 ± 2.6 W/m², depending on the two methodologies applied. The spatial distributions of the direct radiative forcing of aerosols over the Amazon Basin show that for high concentrations of aerosols, the daily average of the RF at the TOA can reach up to -30 W/m². The surface reflectance strongly influences the direct RF of aerosols. The impact of aerosols over different surface types was analyzed, indicating that the RF is systematically more negative over forest than over cerrado areas. The mean annual land use change RF, due to deforestation, in Rondonia was determined as -7.4 ± 0.9 W/m² and -8.1 ± 1.0 W/m², using the two different methodologies. Biomass burning aerosols impact the radiative budget for approximately 2-3 months per year, whereas the surface albedo impact is observed throughout the year. Because of this difference, the estimated impact in the Amazonian annual radiative budget due to surface albedo change is much higher than the annual impact due to aerosol emissions. The influence of deforestation in the atmospheric water vapor content, and its impact in the radiative budget, was assessed using water vapor column measurements obtained by AERONET sunphotometers. It was observed that the column water vapor is on average smaller by about 0.35 cm (around 10% of the total column water vapor) over deforested areas compared to forested areas. The effect of reducing atmospheric water vapor column contributes to an increase in the upward shortwave radiative flux at the TOA. The large radiative forcing values obtained in this work indicate that deforestation have strong implications on convection, cloud development and the ratio of direct and diffuse radiation, which impacts the carbon uptake by the forest, therefore, changing the photosynthetic rate.

Este trabalho tem como foco o entendimento das propriedades ópticas do aerossol na Amazônia utilizando várias técnicas: sensoriamento remoto em solo, sensoriamento remoto por satélites e medidas in situ. Propriedades ópticas medidas continuamente ao longo de mais de 15 anos pela rede AERONET na Amazônia foram analisadas buscando compreender como os eventos anuais de queima de biomassa e as emissões urbanas de Manaus afetam as propriedades das partículas. Medidas de longo prazo do sensor MODIS utilizando o sistema Giovanni da NASA foram úteis para caracterizar o impacto da pluma urbana de Manaus nas propriedades de aerossol e nuvens na Amazônia Central. A partir de medições in situ realizadas nas várias estações amostradoras do experimento GoAmazon2014/5, analisou-se em detalhes propriedades de absorção e espalhamento de aerossol antes e depois do impacto da pluma urbana de Manaus. Foi observada uma alta variabilidade na profundidade óptica do aerossol (AOD) bem como em outras propriedades, tais como absorção, espalhamento e distribuição de tamanho. Valores muito elevados de AOD foram observados em todos os sítios durante a estação seca, em particular na região do arco do desflorestamento. Análises dos expoentes Ångström de espalhamento e absorção separam as diferentes componentes absorvedoras do aerossol, entre eles o carbono elementar (EC), carbono orgânico (OC), poeira mineral e partículas biogênicas. Uma análise da forçante radiativa no topo da atmosfera em conjunto com a Matriz Ångström auxiliou no entendimento do papel da componente orgânica de espalhamento (OC) e da componente de absorção (BC) no aerossol de queimadas e urbano na forçante radiativa. A região menos afetada por queimadas na Amazônia foi caracterizada pela presença de um aerossol altamente espalhador durante a estação seca, com valores de albedo de espalhamento simples (SSA) na faixa de 0,91-0,94. Por outro lado, constatou-se valores médios de 0,85 a 0,89 em regiões fortemente impactadas por queimadas. Através de medidas in situ e medidas obtidas a partir da rede AERONET, foi possível observar significativo impacto da pluma de Manaus vento abaixo da cidade, especialmente na componente de absorção. O efeito da absorção do aerossol urbano na forçante radiativa é significativo, indo de uma forçante no sítio da EMBRAPA, antes da pluma, de -24 W/m² para cerca de -18 W/m² em Manacapuru, com o efeito da pluma de Manaus. A partir da análise de 12 anos de medidas dos sensores MODIS e MISR, observou-se alterações nas propriedades de nuvens e na carga atmosférica de aerossol. Foram analisadas a AOD, a temperatura do topo da nuvem e o raio efeito de gotículas de nuvens. Ficou clara a presença de nuvens mais altas e com raio efetivo menor em regiões com maior carga de aerossol, vento abaixo de Manaus. / This work focuses on understanding the optical properties of aerosol in the Amazon, using various techniques: remote sensing from the ground, remote sensing from satellites and in situ measurements. Aerosol optical properties continuously measured over more than 15 years carried out by the AERONET network in the Amazon were analyzed seeking to understand how the annual biomass burning emissions and urban emissions of Manaus affect particle properties. Long-term measurements of MODIS using the Giovanni NASA system were useful to characterize the impact of the urban plume of Manaus in the properties of aerosol and clouds in the central Amazon. Based on in situ measurements in the various sampling sites of the GoAmazon2014/5 experiment, the absorption and scattering properties of aerosol before and after the impact of Manaus urban plume were analyzed in detail. It was observed a large spatial and temporal variability in the aerosol optical depth (AOD) as well as in various properties such as absorption and scattering coefficients and size distribution. Very high levels of AOD were observed at all sites during the dry season, particularly in the deforestation arc region. Analysis of scattering and absorption Ångström exponents helps to identify different absorber components of the aerosol, including elemental carbon (EC), organic carbon (OC), mineral dust and biogenic particles. An analysis of the radiative forcing at the top of the atmosphere together with the Ångström Matrix helps in understanding the role of the scattering organic component (OC) versus the absorption component (BC) in biomass burning and urban aerosol particles in the radiative forcing. The region least affected by fires in the Amazon was characterized by a highly scattering aerosol during the dry season with Single Scattering Albedo (SSA) values in the range of 0.91-0.94, while we found mean values of 0.85 to 0.89 in heavily affected biomass burning regions. Through in situ measurements and AERONET observations it was possible to measure the significant impact of Manaus plume downwind of the urban area, especially in the absorption component. The effect of absorption of urban aerosol in the radiative forcing is significant, with measurements at the EMBRAPA site, before the impact of the plume, at -24 W/m² going to -18 W/m² in Manacapuru that is effect of the Manaus plume. It was also analyzed the changes in the properties of clouds and atmospheric aerosol loading over the last 12 years of MODIS and MISR measurements. The analysis of AOD, cloud top temperature and the radius of cloud droplets show a clear signal of Manaus plume. It was observed clouds with smaller effective radius in regions with higher aerosol load, downwind of Manaus.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-10-18T12:35:22Z No. of bitstreams: 1 Pedro Rogerio Giongo.pdf: 8561416 bytes, checksum: 9518df2b8c5f4fdab4d53cd51d03d547 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-18T12:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedro Rogerio Giongo.pdf: 8561416 bytes, checksum: 9518df2b8c5f4fdab4d53cd51d03d547 (MD5) Previous issue date: 2008-01-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The remote sensing is a tool that has enabled major advances in studies of agrometeorology and application to areas with different types of coverage, can be used to estimate the radiation balance and its applications. Therefore this study aimed to estimate the balance of radiation to the surface, from the sensor data Thematic Mapper (TM) satellite LANDSAT 5, with the use of the algorithm SEBAL. The estimate data were compared with data from two stations in agrometeorological: one in the cerrado region, and another in sugar cane. In the study area, located in the municipality of Santa Rita do Passa Quatro - SP, Brazil. To carry out the study were obtained six orbital images from the satellite Landsat 5 TM sensors in orbit 220 in section 75, the dates of 22/02, 11/04, 29/05, 01/08, 17/08 and 21/11 all in the year 2005, the matching DJ of 53, 101, 149, 213, 229 and 325, respectively. We performed the geometric correction for images, then were generated the letters of albedo, the Normalised Difference Vegetation Index (NDVI), Soil Adjusted Vegetation Index (SAVI), leaf area Index (LAI), surface temperature (Ts), Long Wave Radiation of Issued and Balance of Radiation (Rn). The estimated values of Rn showed correlations r of 0,994 and 0,984 with data from the stations inthe area sugar cane and cerrado, respectively. It concludes that the proposed methodology of the algorithm SEBAL for estimation of Rn for the two areas, values achieved very consistent and satisfactory for this application. / O sensoriamento remoto é uma ferramenta que tem possibilitado grandes avanços a estudos da agrometeorologia, bem como aplicação a superfícies com diferentes tipos de cobertura, podendo ser utilizado para estimativas do saldo de radiação e suas aplicações. Assim este trabalho objetivou estimar o Balanço de Radiação à Superfície, a partir de dados do sensor Thematic Mapper (TM) do satélite LANDSAT 5, com a utilização do algoritmo SEBAL. Os dados estimados foram comparados com dados de duas estações agrometeorológicas em superfície: uma em região de Cerrado, e outra em Cana-de-Açúcar. A região de estudo fica localizada no município de Santa Rita do Passa Quatro – SP, Brasil. Para a realização do estudo foram obtidas seis imagens orbitais do satélite Landsat 5 sensores TM, na órbita 220 e ponto 75, nas datas de 22/02, 11/04, 29/05, 01/08, 17/08 e 21/11 todas do ano de 2005, a que correspondem aos DJ de 53, 101, 149, 213, 229 e 325, respectivamente. Foram realizadas as correções geométricas para as imagens, em seguida foram geradas as cartas de albedo, Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (NDVI), Índice de Vegetação Ajustado ao Solo (SAVI), Índice de Área Foliar (IAF), Temperatura de superfície (Ts), Radiação de OndaLonga Emitida e Saldo de Radiação (Rn). Os valores do Rn estimados apresentaram correlações de r iguais a 0,994 e 0,984 com os dados de superfície das estações da Cana-de-açúcar e Cerrado, respectivamente. Conclui-se que a metodologia proposta do algoritmo SEBAL, para estimativa de Rn para as duas áreas, alcançou valores muito consistentes e satisfatórios para essa aplicação.

A represa das Antas e represa Bortolan fazem parte da Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão das Antas, sendo que a primeira sofre impacto de uma mineradora de urânio (UTM/INB), uma vez que recebe despejos de efluentes radioativos tratados procedentes de DAM, já a represa Bortolan recebe maior influência da malha urbana de Poços de Caldas. O objetivo do presente estudo foi analisar a diversidade da comunidade zooplanctônica, bem como realizar a caracterização física e química da UTM/INB e represas das Antas e Bortolan. Diferenças em relação às condições físicas, químicas e a comunidade foram verificadas entre os ambientes. Na UTM/INB as condições químicas da água apresentaram-se não favoráveis ao desenvolvimento do zooplâncton. A represa das Antas apresentou condições ambientais intermediárias entre a UTM/INB e represa Bortolan, devido provavelmente ao lançamento de efluentes em condições inadequadas pela UTM/INB. Na represa Bortolan as concentrações de nutrientes e clorofila a explicaram a maior densidade e, portanto, a maior diversidade das espécies zooplanctônicas. / The Antas and Bortolan Dams are part of the Ribeirão das Antas Hydrographical Sub-Basin, being that the Antas Dam suffers impact from a uranium mining (UTM/INB), once it receives discharges of treated radioactive effluents derived from DAM, while Bortolan Dam suffers greater influence from the urban area of Poços de Caldas. The objective of the current study was to analyze the zooplanktonic community\'s diversity, as well as to perform the physical and chemical characterizations of UTM/INB and Antas and Bortolan Dams. Differences related to the physical and chemical conditions and the community were verified among the environments. In UTM/INB, the water\'s chemical conditions were not favorable to zooplankton development. The Antas Dam presented intermediate environmental conditions between UTM/INB and Bortolan Dam, probably due to the release of effluents in inadequate conditions, done by UTM/INB. In Bortolan Dam, the concentrations of nutrients and chlorophyll a have justified the higher density and thus, the greater diversity of zooplanktonic species.

A represa das Antas e represa Bortolan fazem parte da Sub-Bacia Hidrográfica do Ribeirão das Antas, sendo que a primeira sofre impacto de uma mineradora de urânio (UTM/INB), uma vez que recebe despejos de efluentes radioativos tratados procedentes de DAM, já a represa Bortolan recebe maior influência da malha urbana de Poços de Caldas. O objetivo do presente estudo foi analisar a diversidade da comunidade zooplanctônica, bem como realizar a caracterização física e química da UTM/INB e represas das Antas e Bortolan. Diferenças em relação às condições físicas, químicas e a comunidade foram verificadas entre os ambientes. Na UTM/INB as condições químicas da água apresentaram-se não favoráveis ao desenvolvimento do zooplâncton. A represa das Antas apresentou condições ambientais intermediárias entre a UTM/INB e represa Bortolan, devido provavelmente ao lançamento de efluentes em condições inadequadas pela UTM/INB. Na represa Bortolan as concentrações de nutrientes e clorofila a explicaram a maior densidade e, portanto, a maior diversidade das espécies zooplanctônicas. / The Antas and Bortolan Dams are part of the Ribeirão das Antas Hydrographical Sub-Basin, being that the Antas Dam suffers impact from a uranium mining (UTM/INB), once it receives discharges of treated radioactive effluents derived from DAM, while Bortolan Dam suffers greater influence from the urban area of Poços de Caldas. The objective of the current study was to analyze the zooplanktonic community\'s diversity, as well as to perform the physical and chemical characterizations of UTM/INB and Antas and Bortolan Dams. Differences related to the physical and chemical conditions and the community were verified among the environments. In UTM/INB, the water\'s chemical conditions were not favorable to zooplankton development. The Antas Dam presented intermediate environmental conditions between UTM/INB and Bortolan Dam, probably due to the release of effluents in inadequate conditions, done by UTM/INB. In Bortolan Dam, the concentrations of nutrients and chlorophyll a have justified the higher density and thus, the greater diversity of zooplanktonic species.