O objetivo principal deste trabalho é avaliar a capacidade do modelo RegCM3 (Regional Climate Model versão 3), para três diferentes simulações, em simular os padrões espaciais de tendência de alguns índices climáticos anuais e sazonais de temperatura e chuva na América do Sul para o clima presente (1961-1990). Para atingir o objetivo principal, desenvolveu-se um algoritmo baseado no software RClimDex para calcular os índices e investigou-se a habilidade dos dados de reanálise do NCEP/NCAR e do conjunto de dados de chuva produzido por Liebmann e Allured (2005) em estimar os índices anuais e sazonais de temperatura e chuva para a mesma região e período. A metodologia concentrou-se em análises dos coeficientes de correlação e de regressão linear. De maneira geral, os dois conjuntos de dados foram considerados válidos para representar os índices anuais e sazonais de temperatura e chuva observados na América do Sul durante o período de 1961-1990. Contudo, a reanálise do NCEP/NCAR mostrou sinais de tendência opostos às observações para os índices de temperatura e chuva sobre a Argentina. Dentre as três simulações com o modelo RegCM3, as simulações RegCM3(s2), com o esquema de convecção Emanuel, e RegCM3(s1), com o esquema de Grell, apresentaram um melhor desempenho em representar as tendências dos índices de temperatura e chuva, respectivamente, sobre a América do Sul. O modelo RegCM3(s1) simulou a predominante tendência de aumento das condições de umidade observadas na América do Sul através dos índices anuais r95p, prcptot e rx5day, particularmente na estação de inverno. As tendências opostas dos índices anuais cwd e cdd, que sugerem um aumento no número de dias com chuva, ao contrário, não foram bem detectadas pelo modelo RegCM3(s1). O aquecimento da temperatura mínima como conseqüência do aumento de noites quentes e diminuição de noites frias identificado em quase todo o continente foi simulado corretamente pelo modelo RegCM3(s2). Com relação à temperatura máxima, embora as observações não apresentem um padrão característico, a simulação do modelo RegCM3(s2) se mostra bastante semelhante ao apresentado pela reanálise do NCEP/NCAR. As distribuições espaciais de tendência dos índices anuais de temperatura e chuva resultantes das simulações do RegCM3(s2 e s1, respectivamente) e do HadAM3 sobre a América do Sul durante o período de 1961-1990 são bastante semelhantes entre si, embora o HadAM3 seja caracterizado por tendências mais suavizadas. Para os índices anuais e sazonais de temperatura, a simulação do HadAM3 se mostrou ligeiramente melhor à do RegCM3, enquanto que o inverso é encontrado para os índices anuais e sazonais de chuva. / The main goal of this study is to investigate if the RegCM3 model (Regional Climate Model version 3) is able to simulate the spatial patterns of some annual and seasonal climate indices of temperature and precipitation trend over South America for the present climate (1961-1990). The analysis is done for three different simulations where the model was running with different cumulus parametrization, i.e, Grell and Emanuel. An algorithm based on the software RClimDex was developed to calculate the indices. Different data sources such as the NCEP/NCAR reanalysis, individual observational stations and others were used to estimate the annual and seasonal indices of temperature and precipitation for the same region and period. Correlation and linear regression coefficients analysis were used in the results comparison. In general, the results suggest that the datasets can provide useful information about annual and seasonal indices of temperature and precipitation at individual grid cells in South America during the period 1961-1990. However, the NCEP/NCAR reanalysis showed reversal trend signals for some indices over Argentina. Within the three simulations with the RegCM3 model, the trends of the annual and seasonal indices of temperature and precipitation over South America are better reproduced by the Emanuel (s2) and Grell (s1) schemes, respectively. The RegCM3(s1) simulates the change to wetter conditions in South America through the r95p, prcptot and rx5day annual indices, particularly in the austral winter. On the other hand, the opposite signal of the trends in cdd and cwd indices, that indicates an increase in the number of days with precipitation, was not well represented by the model. The warming in minimum temperature as a consequence of the increase in the frequency of warm nights and the decrease of cold nights observed all over the South American continent was correctly simulated by the RegCM3(s2). Although the observed maximum temperature extremes did not show any special feature, the simulations with Grell scheme were able to represent the spatial patterns of the warm and cold days indices trend similar to the NCEP/NCAR reanalysis. The spatial distributions of the annual indices of temperature and precipitation trend obtained from the RegCM3(s2 and s1, respectively) and HadAM3 simulations over South America during the period 1961-1990 are very similar, though the HadAM3 shows a trend less intense. For the annual and seasonal indices of temperature, the HadAM3 simulation is slightly better than the RegCM3 running, while the opposite is found to the annual and seasonal indices of precipitation.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:50:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5181773 bytes, checksum: 7144c056ee7a7f0c8dd5aaa582d3f5a7 (MD5) Previous issue date: 2007-06-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The goal of this study was to compare nine databases of precipitation and four databases of incident solar radiation of the South America, considering the meridional variation, and the variation across the main continental watersheds (Amazonas, Tocantins, São Francisco, Orinoco, Paraná/Prata, in addition to the main Patagônia basins) and across the main vegetation types (tropical evergreen forest, tropical deciduous forest, woodland, savanna and grassland/steppe). For the precipitation assessment, it was used three products derived from the interpolation of the observed data (CRU; Legates and Wilmott; Leemans and Cramer), three databases based on the composition of rain gauges with remote sensing (TRMM, CMAP and GPCP) and three reanalysis databases (NCEP/NCAR, ERA-40 and CPTEC). For the incident solar radiation assessment, in addition to the reanalysis products, the product generated by the algorithm GL1.2 was also included in the comparison. This product estimates the incident solar radiation from the GOES satellite images. The results show that the annual average precipitation fields of the different products present differentiated behavior between themselves. For example, the CPTEC reanalysis does not represent the main regimes of precipitation in the continent, overestimating the precipitation in the interior of northeast Brazil and underestimating the precipitation in the rest of the continent. There is a substantial agreement among annual mean rain gauge interpolation products, particularly between the products CRU and Leemans and Cramer, which tend to better represent the rainfall regime of Northeast Brazil, for example. The combined rain gauge remote sensing products obtained similar patterns, mainly CMAP and GPCP. Both represent the South Atlantic Convergence Zone (SACZ), a band of higher precipitation that spans from northwestern South America to the southeast of Brazil, extending itself over the Atlantic Ocean. The monthly average values of the incident solar radiation products of the NCEP/NCAR, ERA-40 reanalyses and the GOES estimates were similar for all vegetation types and watershed, while the CPTEC reanalysis presented higher values. / O objetivo deste trabalho é comparar nove bancos de dados de precipitação e quatro de radiação solar incidente para a América do Sul, considerando a variação meridional, a variação por diferentes bacias hidrográficas (Amazonas, Tocantins, São Francisco, Orinoco, Paraná/Prata, além das bacias dos rios da Patagônia) e pelos principais tipos de vegetação (floresta tropical, caatinga, cerrado e pampas). Para a precipitação foram utilizados três produtos provenientes da interpolação de dados observados (CRU; Legates e Willmott; Leemans e Cramer), três da composição de dados observados com sensoriamento remoto (TRMM, CMAP e GPCP) e três bancos de dados de reanálise (NCEP/NCAR, ERA-40 e CPTEC). Para a radiação solar incidente, além dos produtos de reanálise citados acima, também foi comparado o produto gerado pelo algoritmo GL1.2 que produz estimativas da radiação solar incidente a partir do conjunto de imagens do satélite GOES. Os resultados mostram que os campos de precipitação média anual dos diferentes produtos apresentam comportamento diferenciado entre si. Por exemplo, a reanálise do CPTEC não é capaz de representar os principais regimes de precipitação existentes no continente, demonstrando uma forte tendência em superestimar a precipitação no interior do nordeste brasileiro e subestimá-la na maioria das demais regiões. Nos produtos de interpolação de dados observados em superfície, verifica-se uma maior concordância na distribuição dos valores de precipitação média anual, principalmente entre os produtos CRU e Leemans e Cramer, que tendem a representar melhor os regimes de chuvas, como por exemplo, na região do bioma caatinga (nordeste do Brasil), onde o clima é semi-árido. Os produtos que combinam dados de estações pluviométricas com os de sensoriamento remoto mostram-se com valores bem próximos do esperado, principalmente o CMAP e GPCP. Ambos representam bem a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), que é a faixa de valores mais elevados de precipitação que abrange desde o noroeste do continente até o sudeste/sul do Brasil, estendendo-se até o oceano. Para a radiação solar incidente nota-se que os valores médios mensais dos produtos de reanálise do NCEP/NCAR, ERA-40 e as estimativas do satélite GOES se encontram bem próximos para todos os biomas e bacias estudados. Já a reanálise do CPTEC apresentou valores bem mais elevados para a radiação sobre a América do Sul, tanto para a média anual como nas médias mensais analisadas.

O objetivo principal deste trabalho é avaliar a capacidade do modelo RegCM3 (Regional Climate Model versão 3), para três diferentes simulações, em simular os padrões espaciais de tendência de alguns índices climáticos anuais e sazonais de temperatura e chuva na América do Sul para o clima presente (1961-1990). Para atingir o objetivo principal, desenvolveu-se um algoritmo baseado no software RClimDex para calcular os índices e investigou-se a habilidade dos dados de reanálise do NCEP/NCAR e do conjunto de dados de chuva produzido por Liebmann e Allured (2005) em estimar os índices anuais e sazonais de temperatura e chuva para a mesma região e período. A metodologia concentrou-se em análises dos coeficientes de correlação e de regressão linear. De maneira geral, os dois conjuntos de dados foram considerados válidos para representar os índices anuais e sazonais de temperatura e chuva observados na América do Sul durante o período de 1961-1990. Contudo, a reanálise do NCEP/NCAR mostrou sinais de tendência opostos às observações para os índices de temperatura e chuva sobre a Argentina. Dentre as três simulações com o modelo RegCM3, as simulações RegCM3(s2), com o esquema de convecção Emanuel, e RegCM3(s1), com o esquema de Grell, apresentaram um melhor desempenho em representar as tendências dos índices de temperatura e chuva, respectivamente, sobre a América do Sul. O modelo RegCM3(s1) simulou a predominante tendência de aumento das condições de umidade observadas na América do Sul através dos índices anuais r95p, prcptot e rx5day, particularmente na estação de inverno. As tendências opostas dos índices anuais cwd e cdd, que sugerem um aumento no número de dias com chuva, ao contrário, não foram bem detectadas pelo modelo RegCM3(s1). O aquecimento da temperatura mínima como conseqüência do aumento de noites quentes e diminuição de noites frias identificado em quase todo o continente foi simulado corretamente pelo modelo RegCM3(s2). Com relação à temperatura máxima, embora as observações não apresentem um padrão característico, a simulação do modelo RegCM3(s2) se mostra bastante semelhante ao apresentado pela reanálise do NCEP/NCAR. As distribuições espaciais de tendência dos índices anuais de temperatura e chuva resultantes das simulações do RegCM3(s2 e s1, respectivamente) e do HadAM3 sobre a América do Sul durante o período de 1961-1990 são bastante semelhantes entre si, embora o HadAM3 seja caracterizado por tendências mais suavizadas. Para os índices anuais e sazonais de temperatura, a simulação do HadAM3 se mostrou ligeiramente melhor à do RegCM3, enquanto que o inverso é encontrado para os índices anuais e sazonais de chuva. / The main goal of this study is to investigate if the RegCM3 model (Regional Climate Model version 3) is able to simulate the spatial patterns of some annual and seasonal climate indices of temperature and precipitation trend over South America for the present climate (1961-1990). The analysis is done for three different simulations where the model was running with different cumulus parametrization, i.e, Grell and Emanuel. An algorithm based on the software RClimDex was developed to calculate the indices. Different data sources such as the NCEP/NCAR reanalysis, individual observational stations and others were used to estimate the annual and seasonal indices of temperature and precipitation for the same region and period. Correlation and linear regression coefficients analysis were used in the results comparison. In general, the results suggest that the datasets can provide useful information about annual and seasonal indices of temperature and precipitation at individual grid cells in South America during the period 1961-1990. However, the NCEP/NCAR reanalysis showed reversal trend signals for some indices over Argentina. Within the three simulations with the RegCM3 model, the trends of the annual and seasonal indices of temperature and precipitation over South America are better reproduced by the Emanuel (s2) and Grell (s1) schemes, respectively. The RegCM3(s1) simulates the change to wetter conditions in South America through the r95p, prcptot and rx5day annual indices, particularly in the austral winter. On the other hand, the opposite signal of the trends in cdd and cwd indices, that indicates an increase in the number of days with precipitation, was not well represented by the model. The warming in minimum temperature as a consequence of the increase in the frequency of warm nights and the decrease of cold nights observed all over the South American continent was correctly simulated by the RegCM3(s2). Although the observed maximum temperature extremes did not show any special feature, the simulations with Grell scheme were able to represent the spatial patterns of the warm and cold days indices trend similar to the NCEP/NCAR reanalysis. The spatial distributions of the annual indices of temperature and precipitation trend obtained from the RegCM3(s2 and s1, respectively) and HadAM3 simulations over South America during the period 1961-1990 are very similar, though the HadAM3 shows a trend less intense. For the annual and seasonal indices of temperature, the HadAM3 simulation is slightly better than the RegCM3 running, while the opposite is found to the annual and seasonal indices of precipitation.

Submitted by Alessandra Portugal (alessandradf@ioc.fiocruz.br) on 2013-09-20T19:24:43Z No. of bitstreams: 1 Carlos Diego de Andrade Ferreira_Dissertação.pdf: 5365759 bytes, checksum: f39b0a04c2239947b512e3230e062333 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-20T19:24:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Diego de Andrade Ferreira_Dissertação.pdf: 5365759 bytes, checksum: f39b0a04c2239947b512e3230e062333 (MD5) Previous issue date: 2011 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Vice Direção de Ensino, Informação e Comunicação. Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / A tuberculose (TB) continua sendo uma das principais doenças associadas à morbidade e mortalidade no mundo, correspondendo a 1,7 milhões de mortes somente em 2009. Cerca de um terço da população mundial está infectada com seu agente etiológico, o Mycobacterium tuberculosis. Doenças infecciosas como a TB levam a modulações na expressão gênica do hospedeiro, que podem ser detectadas globalmente por ensaios de microarranjos de DNA. Estudos recentes in silico das respostas imunológicas moduladas em estudos de expressão gênica globais foram capazes de observar a diferença de expressão gênica de biomarcadores com potencial de diagnóstico e ferramentas de prognóstico na evolução da fase latente da tuberculose para a forma ativa da doença. Entretanto, até o momento nenhuma integração de diferentes estudos foi realizada. Os dados de microarranjos de DNA precisam ser submetidos a bancos de dados públicos, como o Gene Expression Omnibus (GEO), antes da publicação em artigos científicos, tornando-os disponíveis para uso por outros pesquisadores. A reanálise desses dados pode levar a novas descobertas, permitindo ainda a integração entre dados de diferentes experimentos ou até gerados em diferentes plataformas, como Affymetrix e Agilent. Nesta dissertação, onze conjuntos de dados referentes à infecção por M. tuberculosis, in vivo e in vitro, em hospedeiros humanos e murinos foram selecionados no GEO. Esses conjuntos de dados foram reanalisados e integrados para determinar quais os principais processos biológicos e vias de regulação gênica que estavam sofrendo alterações durante o processo infeccioso. Foram constatados que os processos biológicos relacionados com a resposta imune do hospedeiro, além de vias metabólicas relacionadas aos lisossomos, ao processo de apoptose, a receptores para ligação de citocinas, a receptores tipo NOD e a receptores tipo toll apresentavam alteração significativa nos conjuntos de dados reanalisados. Esses resultados apontam para utilização desses genes como biomarcadores de infecção e progressão a doença. Esses biomarcadores podem ser úteis no desenvolvimento de testes visando o diagnóstico e o prognóstico de tuberculose, bem como podem servir como alvos para futuras pesquisas no desenvolvimento de vacinas. / Tuberculosis (TB) remains a major disease associated with morbidity and mortality worldwide, accounting for 1.7 million deaths only in 2009. About a third of the world population is infected with its causative agent, Mycobacterium tuberculosis. Infectious diseases such as TB lead to modulation of host gene expression, which can generally be detected by DNA microarray assays. Recent studies of immune responses in silico modulated in global gene expression studies were able to observe the difference in gene expression of biomarkers with potential as diagnostic and prognostic tools in the evolution of the latent stage of tuberculosis to active disease. However, until now no integration of different studies has been performed. The DNA microarray data must be submitted to public databases, such as Gene Expression Omnibus (GEO), before the publication of scientific articles, making them available for use by other researchers. A reanalysis of these data can lead to new discoveries, while allowing the integration of data from different experiments or even generated in different platforms such as Affymetrix and Agilent. In this thesis, eleven data sets describing in vivo and in vitro infection with M. tuberculosis in human or murine hosts were selected in GEO. These data sets were reviewed and integrated to determine which biological processes and pathways were undergoing changes during the infectious process. It has been found that biological processes related to the host immune response, and metabolic pathways related to lysosomes, the process of apoptosis, cytokines-cytokines binding receptors, NOD like receptors and toll like receptors had a significant change in reanalyzed data sets. These results points to the use of these genes as biomarkers of infection and progression to disease while may serve as diagnostic and prognostic tests as well as targets for future research concerning the development of vaccines.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-05-05T14:31:22Z No. of bitstreams: 1 michellimarlanesilvaloureiro.pdf: 1130544 bytes, checksum: 086b7a6420ee519ed479ec2df829bc04 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-06-07T15:38:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 michellimarlanesilvaloureiro.pdf: 1130544 bytes, checksum: 086b7a6420ee519ed479ec2df829bc04 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-07T15:38:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 michellimarlanesilvaloureiro.pdf: 1130544 bytes, checksum: 086b7a6420ee519ed479ec2df829bc04 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Algoritmos Genéticos (AG’s) são ferramentas de grande poder computacional quando utilizadas em problemas de otimização em que a solução não pode ser obtida de forma trivial. Apesar de ser uma excelente ferramenta, o AG tem um alto custo computacional devido ao elevado número de avaliações necessárias para a obtenção de uma solução factível. Além disso, em otimização estrutural, a avaliação de uma solução candidata pode resultar na resolução de um sistema de equações. A solução deste sistema na maioria das vezes demanda alto custo computacional. Dessa forma, a fim de reduzir o custo computacional, uma técnica de reanálise por aproximação combinada é utilizada. Esta técnica reduz a dimensão do sistema para um número de vetores base previamente definido. Na formulação padrão, a escolha do número de vetores base não é feita de forma automática. Então, o método de reanálise será usado em um esquema adaptativo, proposto aqui, em que, o número de vetores base serão escolhidos e alterados ao longo do processo de otimização. Com o objetivo de obter o menor número possível de análises completas, a matriz de rigidez inicial também será alterada ao longo do processo de otimização. Para ilustrar a eficácia da formulação proposta, exemplos clássicos de otimização estrutural são analisados. Os exemplos numéricos mostram que o esquema adaptativo proposto fornece resultados com boa precisão e, em algumas situações, melhores, ou seja, menor peso com menor custo computacional, comparados com outras estratégias da literatura. / Genetic Algorithms (GA’s) are tools of great computational power when employed in optimization problems for which the solution cannot be obtained by a trivial way. Despite being an effective tool, GA has a high computational cost due to the high number of structural analysis needed to obtain a feasible solution. Furthermore, in structural optimization, the evaluation of a candidate solution may lead to the solution of a system of equations. The solution of such a system in some cases demands a great computational effort. In this way, in order to reduce the high computational cost, a reanalysis technique using the combined approximations method is employed. This technique reduces the dimension of the system to a number of basis vectors previously defined. In the standard formulation, the choice of the number of basis vectors is not carried out in an automatic way. Hence, the reanalysis technique will be employed in a proposed adaptive scheme for which the number of basis vectors will be chosen and modified along with the optimization process. With the objective of obtaining the smallest number of complete analyses, the initial stiffness matrix will also be modified along with the optimization process. In order to illustrate the effectiveness of the proposed formulation, classical examples of structural optimization are analyzed. The numerical examples reveal that the proposed adaptive scheme provides accurate and, in some cases, better results, i.e. lowest weight with lowest computational cost, when compared to other schemes in the literature.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the present work we studied the vertical profile of the Global Ocean temperature in years of occurrence El Nino-Southern Oscillation events, to better understand the functioning of this phenomenon. For its realization were used three sets of ocean reanalysis: ORAS4 produced by European Centre for Medium-range Weather Forecasts, the GODAS produced by National Centers for Environmental Prediction and SODA produced by Carton and Giese, 2008. The three sets of reanalysis showed the same potential temperature pattern in all layers of depth. The Ocean Temperature Index Equatorial Pacific is very well El Nino-Southern Oscillation events, as detected all El Niños and La Niñas occurred in the period of 52 years. Finally, it is concluded that the proposed new index can be used to determine (characterization) of El Nino-Southern Oscillation events with the same precision as the Oceanic Niño Index, and with superior accuracy for predicting El Nino-Southern Oscillation events as it detects these events several months in advance of the Oceanic Niño Index. Therefore, we can add one more tool to help us predict and better understand the El Nino-Southern Oscillation events. / No presente trabalho foi estudado o perfil vertical da temperatura do Oceano Global, em anos de ocorrência de eventos de El Niño Oscilação Sul, para compreender melhor o funcionamento deste fenômeno. Para a sua realização foram utilizados três conjuntos de reanálises oceânicas: ORAS4 produzida pelo European Centre for Medium-range Weather Forecasts, o GODAS foi desenvolvido pelo National Centers for Environmental Prediction e SODA desenvolvido por Carton e Giese, 2008. Os três conjuntos de reanálises apresentaram o mesmo padrão de temperatura potencial em todas as camadas de profundidade. O Índice de Temperatura Oceânica do Pacífico Equatorial representa muito bem os eventos de El Niño-Oscilação Sul, uma vez que detectou todos os EL Niños e La Niñas ocorridos no período de 52 anos. Por fim, conclui-se que o novo índice proposto pode ser utilizado para determinação (caracterização) de eventos de El Niño-Oscilação Sul com a mesma precisão que o Índice de Niño Oceânico, e com superior precisão para a previsão de eventos de El Niño-Oscilação Sul, uma vez que detecta estes eventos com alguns meses de antecedência em relação ao Índice de Niño Oceânico. Assim podemos acrescentar mais uma ferramenta que nos ajudará a prever e entender melhor os eventos de El Niño-Oscilação Sul.