Existe consenso na opinião de que os métodos tradicionais de inventário florestal baseados em medições de campo podem ser complementados com informações obtidas a partir do sensoriamento remoto. Considerando que a Argentina vem aplicando uma nova política de incentivos fiscais desde 1995, gerando um acréscimo significativo na superfície de floresta plantada na província de Misiones, será necessário contar com informações mais precisas, em maior número e sistematicamente obtidas ao longo do tempo, para fazer o monitoramento de tais plantios. No presente estudo avalia-se a potencialidade da informação espacial e espectral de dados do Landsat 7, na discriminação de variáveis dendrométricas especialmente volume de uma plantação de Pinus (P. taeda e P. elliotti) localizada em Colonia Delicia (Argentina). Foram utilizados valores médios de talhões de inventário de campo para a classificação, análise de correlação e regressão linear. Foi utilizada a textura como ferramenta para extrair a informação espacial da banda pancromática (15m). Conclui-se que, através do procedimento de classificação pixela- pixel, as informações espaciais e espectrais do sensor são insuficientes para a discriminação de classes de volume, podendo-se diferenciar com precisão aceitável somente as classes de maior volume (> 300 m3/ha). A partir das avaliações realizadas observou-se que a textura medida na banda pancromática extrai mais informação espacial que nas bandas multiespectrais. Foi possível relacionar significativamente, em 67 talhões, as variáveis dendrométricas: número de árvores, diâmetro médio a altura do peito, altura média, área basal, volume e logaritmo do volume, com as variáveis digitais (refletância das bandas 1 -5 e 7, e as originadas por cálculo de textura da banda pancromática). No entanto, os níveis de correlação obtidos foram baixos (r = 0.22-0,70). As variáveis de quantidade de vegetação (número de árvores, área basal, e volume) mostraram relação inversa com os valores de refletância nas bandas do vermelho e infravermelho médio. A altura não apresentou correlação com nenhuma das variáveis digitais analisadas. O DAP correlacionou-se positivamente com as bandas do visível, com exceção da banda 2 e as do infravermelho médio. Dos descritores de textura utilizados, a média apresentou valores de correlação significativos com a densidade, área basal, volume e seu logaritmo. O DAP foi a única variável dendrométrica relacionada com vários descritores de textura; porém estes valores foram baixos (r = 0,30-0,38). O volume sem transformar obteve melhores valores de correlação com as variáveis digitais do que com o logaritmo de volume. A variável digital mais sensível às diferenças de volume foi a refletância da banda 4 (r = 0,70), sendo também a melhor correlacionada com as variáveis número de árvores e área basal. Para o estabelecimento do modelo através de regressão linear a amostra foi dividida em um conjunto para ajuste e outro para validação, estimando-se o volume a partir da refletância da banda 4 com um erro de 59,7 m3 e um coeficiente de determinação de R2= 0,43.

Resumo: A erosão dos solos tem sido um dos fatores mais importantes na limitação da produção agrícola e poluição dos recursos hídricos do Estado do Paraná. O objetivo deste trabalho, realizado na microbacia piloto do projeto PARANÁ RURAL, localizada no município de Campo do Tenente, sul do Estado do Paraná, foi de desenvolver metodologia para a obtenção e a representação espacial automatizada dos fatores da USLE (Equação Universal de Perdas de Solos), através do SGI (Sistema Geográfico de Informações) e analisar a adequação do uso, apurado pelas estimativas da USLE comparada ao método da Aptidão Agrícola das Terras. Os aplicativos do SGI, juntamente com os arquivos de regras, possibilitaram a obtenção, quantificação e a representação cartográfica e digital dos fatores da USLE. Os dois métodos (USLE e Aptidão Agrícola), indicaram algumas áreas subutilizadas quando em uso com mata, capoeira e reflorestamento e algumas áreas superutilizadas quando ocupadas por culturas anuais. Apesar de ocorrer 53,10% de concordância entre os métodos, a USLE mostrou-se mais rigorosa que a Aptidão Agrícola quanto à adequação do uso do solo. A comprovação a campo e a adequação dessas informações indicam serem as técnicas de geoprocessamento alternativas para controlar o uso adequado do solo e garantir a preservação dos recursos naturais.

Orientador: Margarete Cristiane de Costa Trindade Amorim / Banca: José Tadeu Garcia Tommaselli / Banca: Erika Collischonn / Resumo: Devido às transformações das superfícies naturais pelas formas de construções urbanas, a alteração mais evidente entre as variáveis meteorológicas pode ser observada através das anomalias térmicas próximas à superfície. Muitas dessas diferenças de temperatura do ar são aferidas com medições no urbano e no rural, porém são comumente relacionadas à ilha de calor urbana (UHI), levando à simplificação desse fenômeno e da realidade paisagística do urbano. De acordo com Stewart (2011), a classe universal de observação de ilha de calor é a paisagem, a qual é dividida de acordo com as propriedades que influenciam o clima térmico na camada do dossel, ou seja, a morfologia da superfície e cobertura da terra. Nesse sentido, o estudo realizado pelo autor fornece uma base consistente para a classificação das paisagens urbanas e rurais através de Local Climate Zones (LCZ), ou zonas climáticas locais. O maior desafio nesse processo é organizar as informações da superfície (edifícios, árvores, estradas e solos) em padrões significativos, e representá-los de maneira mais eficaz. Portanto, essas zonas climáticas são devidamente detalhadas em relação às propriedades do local que influenciam o clima na camada do dossel urbano e o objetivo da classificação é o de estabelecer ordem entre os fenômenos, que pode ser obtida através do agrupamento de fenômenos com propriedades comuns em classes que revelam relações e padrões maiores. Logo, o objetivo principal desse estudo foi adaptar as metodologias e os pressupostos abordados por Stewart (2011) e utilizá-los para a elaboração de um mapa com as Potencias Unidades Climáticas (PUC) em Presidente Prudente... / Abstract: Due to transformations of natural surfaces by the urban built form, the most evident change among meteorological variables can be seen through the thermal anomalies near the surface. Many of these differences in air temperature are measured in urban and rural areas, but they are commonly related to urban heat island (UHI), leading to simplification of this phenomenon and the urban landscape. According to Stewart (2011), the universe class for heat island observation is landscape, which is then divided according to properties that influence thermal climate in the canopy layer, namely, surface morphology and land cover. The study by Stewart (2011) provides a consistent basis for classifying urban and rural landscapes through Local Climate Zones (LCZ). The greatest challenge in this process is to organize the surface features (buildings, trees, roads, and soils) into meaningful patterns, and to represent these patterns in a most effective way. The climate zones are suitably detailed to the site properties that influence urban canopy layer climate and the objective of classification is to establish order among phenomena by grouping those with common properties into classes that reveal larger patterns and relations. Therefore, our main goal was to adapt the methods and assumptions discussed by the author and use them to create a map of Presidente Prudente's Potential Climate Units (PUC)... / Mestre

Orientador: Fábio Augusto Gomes Vieira Reis / Banca: José Eduardo Zaine / Banca: Fábio Braz Machado / Resumo: O Zoneamento Geoambiental é uma ferramenta de planejamento territorial que visa a delimitação de unidades, com a finalidade do conhecimento das potencialidades e suscetibilidades do meio físico analisado. Existem diversas metodologias para a elaboração desse zoneamento. Neste trabalho, foi proposto um estudo de caso no município de São João da Boa Vista (SP) com a delimitação de zonas geoambientais por meio da compartimentação fisiográfica, da delimitação das Áreas de Preservação Permanente (APPs) e do mapeamento do uso e cobertura da terra na escala de 1:50.000. A escolha do munícipio de São João da Boa Vista para a realização do estudo ocorreu devido sua localização no contato do Embasamento Cristalino com a Depressão Periférica. Os procedimentos metodológicos compreenderam, assim: a compartimentação fisiográfica (realizada através do método integrado), pela qual foram obtidas oito unidades fisiográficas; o mapeamento do uso e cobertura da terra, realizado por meio da interpretação visual de imagens de sensoriamento remoto; a delimitação das APPs, conforme as diretrizes da Lei 12.651/2012; e a integração das informações obtidas com esses mapeamentos através do método de análise multi-temática. Desta forma, obteve-se uma carta de zoneamento geoambiental com a definição de cinco unidades homogêneas conforme as potencialidades e suscetibilidades aos processos do meio físico e à ocupação antrópica no município de São João da Boa Vista, visando auxiliar no planejamento e nas decisões de cunho ambiental / Abstract: The Geoenvironmental Zoning is a territorial planning tool that aims the delimitation of units with the purpose of knowledge of the potentialities and susceptibilities of the analyzed environment. There are several methods for the preparation of zoning. In this paper, was proposed a case study in São João da Boa Vista (SP) with the geoenvironmental zoning by physiographic subdivision, the division of Permanent Preservation Areas - APPs and land use and cover mapping, in scale 1:50.000. The choice of the São João da Boa Vista for the study was due to its location in contact with the Crystalline Basement and the Peripheral Depression. The methodological procedures understood: a physiographic subdivision (performed through the integrated method), in which were obtained eight physiographic units, the land cover and use mapping, realized through of the visual interpretation of remote sensing image; the delimitation of APPs, according to law 12.651/2012; and the integration of information obtained through these mappings using method of multi-thematic analysis. Thus, there was obtained a letter of geoenvironmental zoning with the definition of five homogeneous units according the potentiality and susceptibility of the environmental physical processes in the São João da Boa Vista city, aiming to assist in the planning an in the decisions and the of environmental nature / Mestre

Orientador: Margarete Cristiane de Costa Trindade Amorim / Banca: Edson Luís Piroli / Banca: José Tadeu Garcia Tommaselli / Banca: Ailton Luchiari / Banca: Rúbia Gomes Morato / Resumo: A análise da qualidade ambiental em áreas urbanas recai na questão de definir quais indicadores utilizar, já que para esta análise é necessário definir indicadores referentes aos aspectos ambientais, sociais e econômicos da paisagem urbana. A hipótese confirmada desta tese foi a de que, através do estabelecimento de pesos, ou seja, da quantificação de indicadores ambientais, com o uso de técnicas de análises espaciais, é possível analisar a qualidade ambiental em paisagens urbanas com formas e organizações diferentes e verificar o grau de comprometimento ambiental dessas áreas. Dentro da perspectiva sistêmica, o objetivo foi discutir os principais indicadores de qualidade ambiental, selecionados através dos aspectos sociais, aspectos econômicos, infraestrutura urbana, clima urbano e vegetação. Os selecionados foram: tipo de cobertura, classes de renda, saneamento ambiental, temperatura do ar e densidade da vegetação. Os procedimentos metodológicos foram aplicados em duas paisagens urbanas diferentes, sendo Presidente Epitácio/SP e Nova Andradina/MS, para verificar sua viabilidade na análise da qualidade ambiental em áreas que possuam formas de apropriação e organização diferentes. Através da técnica AHP (Analytic Hierarchy Process), no software Spring 5.1, que consiste em análises combinatórias entre os indicadores, foi gerada uma rotina de programação com os pesos de cada um e processada no LEGAL (Linguagem de Álgebra de Mapas), resultando nas cartas de Qualidade Ambiental Urbana das duas cidades. De uma forma geral, ambas apresentaram qualidade ambiental regular, de acordo com os critérios e procedimentos utilizados. Esse resultado tem relação direta com o saneamento ambiental devido à presença de domicílios com esgotamento sanitário, via fossa rudimentar, ou seja, fossa negra / Abstract: An analysis of environmental quality in urban areas falls back on defining which indicators to use, since, for this analysis, it is necessary to define indicators that refer to environmental, social and economic aspects of the urban landscape. The confirmed hypothesis in this thesis was that, by establishing weights, that is, by quantifying environmental indicators using spatial analysis techniques, it is possible to analyze environmental quality in urban landscapes with different forms and organizations and verify the degree of environmental commitment of these areas. From a systemic perspective, the objective was to discuss the main indicators of environmental quality, selected through social aspects, economic aspects, urban infrastructure, urban climate and vegetation. Those selected were: type of coverage, income class, environmental sanitation, air temperature and vegetation density. The methodological procedures were applied on two different urban landscapes, Presidente Epitácio, SP and Nova Andradina, MS, to verify their feasibility in analyzing environmental quality in areas that have different forms of appropriation and organization. Using the AHP (Analytic Hierarchy Process) technique in Spring 5.1 software, which consists of combinatory analyses among indicators, a programming routine was generated with weights in each and then processed in LEGAL (Map Algebra Language), resulting in Urban Environmental Quality maps for the two cities. In general, both presented average environmental quality according to the criteria and procedures used. This result has a direct relation to environmental sanitation due to the presence of households with sanitary depletion, through rudimentary pits, or cesspits / Doutor

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2013. / Submitted by Luiza Silva Almeida (luizaalmeida@bce.unb.br) on 2013-07-18T16:28:46Z No. of bitstreams: 1 2013_RaúlEspinozaVillar.pdf: 13075336 bytes, checksum: d6311c8e72afa24fec890a47b18653e0 (MD5) / Approved for entry into archive by Leandro Silva Borges(leandroborges@bce.unb.br) on 2013-07-18T19:20:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_RaúlEspinozaVillar.pdf: 13075336 bytes, checksum: d6311c8e72afa24fec890a47b18653e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-07-18T19:20:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_RaúlEspinozaVillar.pdf: 13075336 bytes, checksum: d6311c8e72afa24fec890a47b18653e0 (MD5) / A bacia amazônica é a mais importante do mundo em termos de superfície e de vazão ao oceano, representando uns 15% do volume d’água chegando aos oceanos e proveniente dos continentes. O fluxo de sedimento do Rio Amazonas foi estimado entre 600 e 1200 Milliões de toneladas. Na bacia do Amazonas, por causa de seu tamanho e de difícil acesso, é demasiado complexo e dispendioso o monitoramento das sub-bacias importantes. Para resolver esses problemas serão exigidos instrumentos alternativos, como imagens de satélite. A principal desvantagem da utilização de sensores ópticos nesta região é a grande quantidade de nuvens, mas este problema pode ser solucionado com a utilização de imagens de alta resolução temporal. Este trabalho tem como principal objetivo controlar os fluxos de sedimentos nos grandes rios da Amazônia, e classificar os diferentes tipos de água presente na bacia, a partir de suas características ópticas. O sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), a bordo dos satélites TERRA e AQUA, fornecem imagens diárias por cada satélite, fazendo um total de 2 imagens por dia, com resolução espacial de até 250 m. Nesta pesquisa serão usadas imagens compostas de 8 dias com resolução espacial de 250 e 500 m para ambos os satélites, fazendo um total de 4 produtos MODIS (MOD09Q1, MOD09A1, MYD09Q1 e MYD09A1). Estes produtos fornecem dados de reflectância com uma correção atmosférica bastante robusta. A rede de monitoramento ORE-HIBAM vem coletando dados de qualidade de água, a cada dez dias, desde 2003, em diferentes locais da bacia amazônica. Estas amostras são para a medição da concentração de matéria em suspensão (MES) de superfície. Para calibrar estas estações, o projeto HIBAM, em cooperação com entidades regionais, realiza campanhas para a coleta de amostras d’água e medição de diferentes parâmetros. Nessas campanhas foram também realizadas medições de radiometria (reflectância de sensoriamento remoto (Rrs) e coeficiente de atenuação difusa (Kd)) da água. De maneira simultânea às medições de radiometria foram coletadas amostras de água. As medições de Rrs foram relacionados com as concentrações correspondentes de MES, obtendo um coeficiente de correlação (R2 ) de 0,89 para 259 amostras. Da mesma forma foram correlacionados com as medidas de Kd e a concentração de MES, obtendo R2 de 0,93 para 129 amostras. Ambas as medidas com um intervalo de concentrações de 2-621.6 mg/l. As medições de radiometria também foram utilizadas para classificar as águas naturais da Amazônia em 8 classes, dependendo de suas propriedades ópticas. Com as medidas radiométricas de campo foi possível calcular o coeficiente de absorção (a) das águas naturais, estimar a absorção do CDOM (aCDOM) e dos sedimentos (as). Usando estes dados, também foi calculado o coeficiente de espalhamento (b) e retroespalhamento (bb) para diferentes tipos de água, com resultados consistentes com a literatura. A extração da reflectância das imagens MODIS foi realizada de maneira automatizada, mediante a ferramenta computacional MOD3R. Esta ferramenta extrai a reflectância dos pixels correspondentes da água, a partir de uma região previamente designada. Desta forma, pode-se processar e analisar séries históricas a partir de uma grande quantidade de imagens (mais de 500 imagens por estação). Com as imagens MODIS foram criadas 6 estações virtuais ao longo do Rio Madeira. Para esse trabalho foi usada uma razão de bandas (infravermelha / vermelha) e, a partir dos dados de radiometria de campo e de concentração de MES das campanhas, os dados MODIS foram calibrados a partir da relação entre dados de MES e o resultado da razão de bandas. Os dados de MES estimados com as imagens MODIS foram validados com os dados das estações de Fazenda Vista Alegra e Porto Velho, da rede ORE-HIBAM obtendo-se um valor de R2 = 0.78. Assim, foram estimados os valores de MES para cada estação e para um período de 2000 a 2011. Com esses dados, foi calculado um ano médio (12 médias mensais) para as seis estações. Assim, observamos os processos de transporte de sedimentos como diluição e precipitação ao longo do rio Madeira e do comportamento temporal em cada estação e época do ano, e da influência nos sedimentos do remanso hidráulico causado pelo rio Amazonas, em alguns meses do ano. Na confluência dos rios Ucayali e Maranon é formado o rio Amazonas (peruano). Nessa região existem três estações de amostragem de concentração de sedimentos de superfície, da rede ORE-HYBAM, nos três rios (Marañón, Ucayali e Amazonas). A estação do rio Ucayali teve um problema causado pela pluma de um rio afluente, fazendo com que as amostras nesta estação representem as águas do afluente. O projeto HIBAM realiza campanhas de amostragem de sedimentos e medição do caudal sólido e líquido, assim podem se ligar as amostras de sedimentos de superfície com descarga sólida. Os dados de reflectância infravermelha MODIS foram relacionados com as concentrações médias de superfície, medidas durante as campanhas, obtendo-se boas correlações entre estas duas magnitudes. Usando as relações MES- Reflectância, foram estimadas series de concentração de sedimentos e posteriormente foi estimada a descarga sólida em 3 estações. Nas estações dos rios Marañon e Amazonas, os dados estimados com as imagens de satélite foram validadso com os dados da rede ORE-HIBAM. Para validar o resultado do rio Ucayali foi realizado um balanço de massa entre as três estações, de modo que a descarga sólida dos rios Maranon e Ucayali seja igual à descarga sólida na estação do rio Amazonas. O equilíbrio foi realizado com dados MODIS estimados, em uma série de imagens entre os anos 2000 e 2009, fechando o equilíbrio entre as estações tanto a montante quanto a jusante. Na presente pesquisa foram estimados dados de MES para um intervalo entre 4 e 1832 mg/l, sem achar saturação na reflectância do canal infravermelho, na razão de bandas e no Kd. As estimações de MES, a partir dos dados MODIS, realizadas na presente pesquisa mostraram um erro médio quadrático entre 30 e 40%. Com a utilização da radiometria de campo, este erro diminui cerca de 23%. ______________________________________________________________________________ RÉSUMÉ / Le bassin Amazonien est le grand plus réseau hydrographique du monde en termes d’extension géographique et de débit. Il couvre approximativement 5 % des surfaces émergées, représente 15 % des apports continentaux en eau douce aux océans tandis que son débit sédimentaire est de l’ordre de 800 millions de tonnes par an. Le suivi hydro-sédimentaire des fleuves amazoniens est rendu difficile par la taille du bassin et la puissance des flux à mesurer pour lesquels les méthodes traditionnelles de caractérisation sont peu adaptées. Les données de télédétection optique pourraient représenter une alternative intéressante pour le suivi de paramètres de qualité des eaux, notamment pour des grands bassins « sous » instrumentés comme l’Amazonie. Un obstacle important reste cependant le fort ennuagement typique des zones tropicales humides qui ne peut être dépassé que par l’utilisation d’une très haute résolution temporelle. L’objectif de la présente thèse est de caractériser les flux sédimentaires des principaux fleuves amazoniens à partir du suivi par télédétection des propriétés optiques de leurs eaux. Les capteurs MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) à bord des satellites Terra et Aqua, fournissent des images journalières sur toute la surface terrestre. Nous considérons les produits continentaux composites à 8 jours et à 250 mètres de résolution spatiale. Ces images présentent l’avantage d’être calibrées, corrigées des effets atmosphériques et géoréférencées de manière robuste permettant un traitement automatisé de longues séries temporelles depuis l’an 2000. La caractérisation des flux sédimentaires in situ se base sur les données de réseaux conventionnels de mesure (ORE-HYBAM) et des campagnes de mesure qui ont permis de mesurer, selon des transects amont-aval, les principales caractéristiques des flux hydrologiques (débit, variations spatiales et saisonnières), des matières en suspension (MES) (concentration, minéralogie, granulométrie) et de leurs propriétés optiques (propriétés optiques apparentes AOP – réflectance télédétectée Rrs et coefficient d’atténuation diffus vertical descendant Kd). Un total de 279 mesures de Rrs et 133 de Kd sont analysées afin de déterminer la variabilité des propriétés optiques des MES au sein du bassin versant de l’Amazone et durant les différentes périodes du cycle hydrologique. Une classification non supervisée de Rrs permet de séparer aisément les eaux des plaines d’inondation et les grands types d’eaux fluviales (eaux noires / claires / blanches). La réflectance est bien corrélée avec la concentration en MES dans l’infrarouge (r² = 0.81 – 840 < λ < 900 nm) sur toute la gamme mesurée [2-621 mg/l]. Cependant, Rrs sature rapidement du bleu au rouge dès 100 mg/l. Au contraire, Kd montre une remarquable corrélation avec la concentration en MES (r² > 0.9), sans saturation et pour une large gamme de longueur d’ondes du vert (500 nm) à l’infrarouge (850 nm). Les propriétés optiques inhérentes (IOP) sont aussi étudiées directement (matière organique dissoute colorée – CDOM) ou déduites à partir des mesures des AOP. La moyenne de l'absorption du CDOM à 440 nm varie en fonction des types d’eaux. Pour les eaux noires, aCDOM est de 7.9 m-1, alors qu’il est de l’ordre de 4.8 m-1, pour les eaux blanches. La relation entre aNAP (coefficient d’absorption du matériel particulaire) à 550 nm et la MES est très robuste (r2 =0.91) mais présente une dispersion significative pour les faibles concentrations. L'absorption spécifique des particules non algales (a*NAP), qui est définie comme l'absorption par unité de concentration est évaluée à 0.028 m2/g à 555 nm. La variation de aNAP est modélisée par une exponentielle négative dont l’exposant varie entre 0.006 et 0.015 avec une corrélation négative avec la MES. Le coefficient de diffusion spécifique des particules non algales b*NAP à 555 nm est en moyenne de 0.672 ± 0.18 m2.g-1 et montre une variation spectrale du type λ-0.77 avec la longueur d’onde. Alors que sur l’Amazone et son principal affluent, le Solimões, aucunes variations saisonnières ne sont détectées, on mesure une variation saisonnière de b*NAP au sein du fleuve Madeira qui contribue à hauteur de 50% au débit solide du fleuve Amazone. L’utilisation des données satellitaires de résolution moyenne (hectométrique) est rendu difficile par l’étroitesse des cours d’eau vis-à-vis de la taille des pixels. Le phénomène de mélange spectral peut altérer la réflectance des pixels d’eau en fonction de la proximité d’éléments possédant des signatures spectrales contrastées (végétation de berge). Un algorithme a été développé afin d’identifier de manière automatique les pixels purs d’eaux au sein des scènes MODIS. La réflectance des eaux fluviales calculées par l’algorithme est validée avec les données radiométriques de terrain décrites précédemment, avec une bonne précision et avec un biais compatible avec les études de CAL/VAL précédemment publiées en milieu tropical humide marquée la présence d’aérosols en grande quantité. L’utilisation de cet algorithme permet un traitement automatisée des séries temporelles MODIS sur toutes les stations du réseau HYBAM en Amazonie et sans connaissance a priori des caractéristiques hydrologiques, météorologiques ou de la géométrie d’acquisition. Au Brésil, le fleuve Madeira est étudiée de manière systématique avec les données MODIS Terra et Aqua à partir de la création d’un réseau de stations virtuelles le long du cours d’eau. L’analyse conjointe des données satellitaires, radiométrique de terrain et des données de MES à deux stations (Porto Velho et Borba) met en évidence une hystérésis dans la relation Rrs – concentration en MES. En effet, il apparait que pour une même concentration en MES, la Rrs est inférieure en période de pic de crue, un comportement cohérent avec celui détecté pour le coefficient de diffusion spécifique de la MES comme décrit précédemment. Cette sensibilité est expliquée par une variation du type de MES qui affecte leur propriétés optique bien qu’il ne soit pas possible de conclure sur l’origine exacte de cette variation (variabilité granulométrique, minéralogique ou de la fraction organique). Cependant, l’utilisation d’un ratio Rrs(Infrarouge) / Rrs(Rouge) permet de s’affranchir de cette sensibilité saisonnière et permet un suivi précis de la concentration en MES comme l’atteste la validation avec les données du réseau HYBAM (r = 0.79 – N = 282) pour une large gamme de MES (4 – 1832 mg/ l). L´étude des comportements moyens de la concentration en MES mesurée par satellite au pas de temps mensuel (estimée par une moyenne interannuelle entre 2000 et 2011), d’amont en aval, permet le suivi fin des processus hydro-sédimentaires qui se développent au cours de la traversée du Madeira au sein de la plaine amazonienne jusqu’à sa confluence avec le fleuve Amazone : dilution, sédimentation et resuspension. En particulier, la zone de sédimentation induite par le barrage hydraulique à la confluence Madeira / Amazone est précisément délimitée lors de la période d’étiage. Au Pérou, nous étudions la zone de confluence Marañon / Ucayali où se forme le fleuve Amazone et où l’ORE HYBAM maintient une station hydro-sédimentaire sur chaque cours d’eau avec le service hydrologique péruvien. La station terrain de l’Ucayali montre des mesures incohérentes pendant plusieurs années du fait de l’influence d’un affluent local à l’amont de la station, rendant impossible l’utilisation de ces données. Pour cette étude, les images MODIS sont calibrées à partir de campagnes de mesures intensives des MES aux trois stations du réseau HYBAM entre 2007 et 2009. La validation est effectuée de manière indépendante de deux manières. D’abord en comparant les MES estimées par satellite et les données du réseau HYBAM (données à 10 jours) aux deux stations montrant des enregistrements valides (fleuves Amazone et Marañon). Ensuite, les données de MES de surface estimées par satellite sont utilisées pour calculer une concentration moyenne sur la colonne d’eau grâce aux données de campagne HYBAM. Les MES moyennes sur la section sont ensuite multipliées par le débit liquide pour calculer un débit sédimentaire à chaque station dans la zone de confluence. La comparaison des débits solides déduit par satellite entre amont (Marañon + Ucayali) et aval (Amazone) montre une excellente robustesse des estimations satellitaires (RMSE de 18 %, biais de 3 % sur 104 mois de données) compatible avec une utilisation opérationnelle des données MODIS pour le suivi des flux sédimentaires au sein du bassin amazonien. La présente thèse démontre pour la première fois que les propriétés optiques des MES au sein d’un grand bassin versant hydrologique sont suffisamment stables spatialement et temporellement afin de permettre un suivi efficace des flux sédimentaires de surface. Nous avons également démontré que les données MODIS, grâce au post-traitement que nous présentons, permettent de suivre robustement la réflectance des eaux de rivières. L’exploitation des images satellitaires permet ainsi de mettre en évidence les processus hydro-sédimentaires sur de larges périodes de temps (> 10 ans) et de mesurer les flux sédimentaires en conjonction avec les réseaux conventionnels de mesure. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Amazon basin is the largest hydrographical network in terms of geographical extension and discharge. It covers approximatively 5% of the continental surface, represents 15% of the fresh water continental contribution to the ocean, while its solid discharge is of around the 800 millions of ton per year. The hydro-sedimentary monitoring of the Amazonian rivers is limited by the large extension of the basin and the magnitude of the fluxes to measure, for which the traditionally characterisation methods are not well adapted. The optical remote sensing data could represent an interesting alternative for the monitoring of water quality parameters, particularly for large under-instrumented basins like the Amazon. However, a main limitation of this method is the typical nebulosity of the wet tropical regions. This difficulty can only be resolved by using very high temporal resolution of the data. The objective of this thesis is to characterize the sedimentary fluxes of the main amazonian rivers, using the remote sensing monitoring of their water optical properties. The MODIS sensors (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) on board of Terra and Aqua satellites provide daily images on the whole Earth surface. The continental product composites every 8 days and with 250-m spatial resolution are used. The advantage of those images is that they are calibrated, the atmospheric effects are corrected, and they are robustly georeferenced, which make possible an automatized treatment of large temporal series since 2000. The in-situ sedimentary fluxes characterization is based on a conventional measurement network data (ORE-HYBAM) and field campaigns. Those data provided, via upstream-downstream section, main characteristics of hydrological fluxes (discharge, spatial and seasonal variabilities), suspended sediment (SS) (concentration, mineralogy and granulometry) and their optical properties (apparent optical proprieties AOP – remote sensing reflectance Rrs and downwelling diffuse attenuation coefficient Kd). A total of 279 measurements of Rrs and 133 of Kd are analyzed in order to determinate the variability of optical properties of SS into the Amazon basin and during the distinct periods of the hydrological cycle. With a classification not supervised of Rrs , the flood plains water and the main fluvial water types (black water/clear/white) are separated. The reflectance is well correlated with the SS concentration in the infrared (r² = 0.81 – 840 < < 900 nm) over all the measured range [2-621 mg/l]. However, Rrs rapidly saturates from blue to red from 100 mg/l. On the contrary, Kd shows a clear correlation with the SS concentration (r² > 0.9), without saturation and for a large range of wavelength from green (500 nm) to infrared (850 nm). The inherent optical properties (IOP) are also directly studied (colored dissolved organic matter – CDOM) or deduced from AOP measurements. The mean absorption of the CDOM at 440 nm differs according to water types. For black water, aCDOM is 7.9 m-1, while it is of about 4.8 m-1 for white waters. The relation between aNAP (absorption coefficient of the suspended sediment) at 550 nm and the SS is robust (r2 =0.91) but shows a significative dispersion for weak concentrations. The specific absorption of the non- algal particles (a*NAP), which is defined as the absorption per concentration unity is estimated at 0.028 m2/g à 555 nm. The variation of aNAP is modelized by a negative exponential with an exponent that varies from 0.006 to 0.015, with a negative correlation with the SS. The scattering coefficient specific of the non-algal particles b*NAP at 555 nm is in average of 0.672 ± 0.18 m2.g-1 and shows a spectral variation of the -0.77 type with the wavelength. While for the Amazon and its main tributary, the Solimões, no seasonal variation are detected, a seasonal variation of b*NAP is measured for the Madeira river, which contribute in around 50% to the solid discharge of the Amazon mainstream. The utilization of the medium resolution satellital data (hectometric) is complicated due to the river narrowness by comparison to the pixel size. The mixing spectral phenomenon can degrade the reflectance of the water pixels, in relation to the proximity of the elements having contrasted spectral signatures (riverbank vegetation). An algorithm was developed in order to automatically identify the pure water pixels into the MODIS images. The fluvial water reflectance calculated with the algorithm is validated with the in-situ radiometric data previously described, with a good precision and a compatible bias with the CAL/VAL studies previously published in humid tropical environment characterized by the strong quantity of aerosols. This algorithm is used to automatically treat the MODIS temporal series over all the HYBAM network stations in the Amazon basin, and without an a priori knowledge of hydrological, meteorological or acquisition geometry characteritics. In Brazil, the Madeira River is systematically studied with the MODIS Terra and Aqua data from the creation of a virtual stations network along the river. The parallel analysis of the satellital, in-situ radiometric and SS data at two stations (Porto Velho and Borba) put in evidence an hysterisis in the relation Rrs – SS concentration. Indeed, it seems that for a similar SS concentration, the Rrs is lower during the highflow period, a coherent behavior, with regards to the one detected for the SS specific scattering coefficient, as previously described. This sensibility is explained by a variation of the SS type, which affect their optical properties, while it is not possible to conclude about the extract origin of this variation (granulometrical, mineralogical or organic fraction variability). However, the Rrs(Infrared) / Rrs(Red) ratio is used to avoid the seasonal sensibility and make possible the precise monitoring of the SS concentration, as the validation of HYBAM network data has demonstrated (r = 0.79 – N = 282) for a large SS range (4 – 1832 mg/ l). The study of the mean behaviors of the SS concentration measured by satellite with a monthly time step (estimated with a interannual mean between 2000 and 2011), from upstream to downstream, makes possible the precise monitoring of the hydro-sedimentary processes which develop during the cross section of the Madeira in the amazon plains, until its confluence with the Amazon River: dilution, sedimentation and resuspension in particular, the sedimentation zone induced by the backwater to the Madeira/Amazon confluence is precisely delimited during the lowflow period. In Peru, we studied the confluence Marañon / Ucayali zone that is the beginning of the Amazon River, and where the ORE-HYBAM maintains a hydro-sedimentary station in each river with the Peruvian hydrological service. The Ucayali in-situ station shows incoherent measurements during several years, because of the influence of a local tributary upstream of the station, making impossible the utilization of these data. For this study the MODIS images are calibrated from the intensive SS measurements field campaigns in three stations of the HYBAM network between 2007 and 2009. Validation is achieved using two independent ways. First by comparing the estimated SS from satellite and HYBAM network data (ten days data) in two stations showing valid recordings (Amazon and Marañon River ). Second, SS surface satellite data are used to compute a column water mean concentration with HYBAM field campaigns data. The comparison of solid discharges deduced from satellite between upstream (Marañon + Ucayali) and downstream (Amazon) shows a clear robustness of the satellital estimations (RMSE of 18 %, bias of 3 % over 104 data months) compatible with an operational utilization of the MODIS data for the monitoring of the sedimentary fluxes in the Amazon basin. This thesis demonstrates for the first time that the SS optical properties in a large hydrological basin are spatially and temporally sufficiently stable to a efficient monitoring of the surface sedimentary fluxes. In addition, the MODIS data post- treatment that we describe makes possible the identification of the river water reflectance. The hydro-sedimentary processes over large temporally periods (>10 years) are characterized by the satellital images utilization and to measure the sedimentary fluxes in parallel with the measurements conventional networks.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The SÃo Miguel do Tapuio Circular Structure (SMTCS) is a remarkable geomorphological feature with 20 km diameter recognized in Mesopaleozoic sandstones of ParnaÃba Basin (Piauà State, Brazil). Studies concerning the origin of the SMTCS are divided between an endogenous origin and other caused by a meteoritic impact. In this study, we performed an extensive bibliographic research, analysis of the previous cartographic studies, field geology and laboratory works (remote sensing, geophysics, topography, petrography and geochronology). The remote sensing data were used to delineate the superficial morphological configuration of the structure, its diameter and compartments, as well as the ring pattern of drainage and the multi-directional pattern of the relief. The information of gravimetric and topographic surveys shows the shallow nature of SMTCS with ~ 1.4 km depth, there is a strong correlation with the theoretical model of the complex type impact structures, there are no regional anomalies associated with a non-outcropping igneous body and the positive Bouguer anomaly observed in one of the profiles is consistent with the observed gravity anomalies in large craters. The petrographic studies did not allow us any identification of typical structural or textural features of a clear impact origin. However, it was found features that could vaguely be regarded as shatter cones and also indicative of micro-deformational features of meteoritic impact (Planar Fractures (PFs), Feather Features (FFs) and Healed Fractures (HFs)), possibly associated with an inferior position to the strongest deformation zone of the structure. The structure core sandstones thermal metamorphism characterizes intense recrystallization and elimination of all previous matrix. They have thrust listric faults with steep dip converging to the structure central point and suggest to be penetrative in shallow subsurface character, highlighting the remarkable correlation with the 2D Euler deconvolution products. The geochronological results from U-Pb not allowed to find the ages of possible isotopic imbalances that could possibly be related to SMTCS (< 400 Ma), but marked the crystallization ages of the zircons and their source areas, with Paleoproterozoic influence (~2200-1800Ma), Upper Mesoproterozoic (~1200-900 Ma) and Neoproterozoic (~800-550 Ma). Finally, it was concluded that although it was not found unequivocal petrographic-mineralogical features of impact processes, all the evidence and characteristics obtained in this research suggests an exogenous source for SMTCS. The current surface may represent the lower portion of an ancient crater, in this related to an astrobleme. / A Estrutura Circular de SÃo Miguel do Tapuio (ECSMT) à uma notÃvel e marcante anomalia geomorfolÃgica com diÃmetro de ~20 km, registrada nos arenitos mesopaleozoicos da Bacia do ParnaÃba, Estado do PiauÃ, Brasil. Os estudos que consideram a gÃnese da ECSMT dividem-se entre uma origem endÃgena e uma de impacto meteorÃtico. No presente estudo foram realizados trabalhos envolvendo a anÃlise bibliogrÃfica e cartografia existentes, de campo e laboratoriais (sensoriamento remoto, gravimetria, topografia, petrografia e geocronologia). Os trabalhos de sensoriamento remoto serviram para delinear em detalhe a configuraÃÃo morfolÃgica superficial, o diÃmetro total e compartimentos, bem como o padrÃo de drenagem anelar e multidirecional dos lineamentos de relevo. As informaÃÃes dos levantamentos gravimÃtrico e topogrÃfico serviram para mostrar o carÃter raso da ECSMT com ~1,4 km de profundidade, que existe forte correlaÃÃo com o modelo teÃrico de estruturas de impacto do tipo complexa, que nÃo existem anomalias regionais associadas a um corpo Ãgneo nÃo aflorante e que a anomalia Bouguer positiva observada em um dos perfis à compatÃvel com as anomalias gravimÃtricas observadas em grandes crateras. Os trabalhos petrogrÃficos nÃo permitiram encontrar feiÃÃes estruturais e texturais que pudessem ser seguramente interpretadas como de choque. Entretanto, foram encontradas feiÃÃes que lembram "shatter cones" e ainda feiÃÃes microdeformacionais indicativas de impacto meteorÃtico (Planar Fractures (PFs), Feather Features (FFs) e Healed Fractures (HFs)), possivelmente associadas a uma posiÃÃo inferior à zona de mais intensa deformaÃÃo da estrutura. O metamorfismo termal observado nos metarenitos do nÃcleo da estrutura caracteriza intensa recristalizaÃÃo e eliminaÃÃo de matriz previa. Os mesmos apresentam falhas lÃstricas com mergulho Ãngreme e convergindo para ponto central da estrutura e sugerem serem penetrativas em carÃter raso subsuperficial, com destaque para a notÃvel correlaÃÃo com os produtos de deconvoluÃÃo de Euler 2D. Os resultados geocronolÃgicos atravÃs do U-Pb nÃo permitiram encontrar idades relacionadas à possÃveis desequilÃbrios isotÃpicos que eventualmente poderiam ser correlacionados à ECSMT (< 400 Ma), e sim marcaram Ãs idades de cristalizaÃÃo dos zircÃes e suas Ãreas fontes, com influÃncia paleoproterozÃica (~2200 a 1800 Ma), mesoproterozoico superior (~1200 â 900 Ma) e neoproterozoico (~800 a 550 Ma). Desta forma, conclui-se, que embora nÃo tenham sido encontradas feiÃÃes inequÃvocas dos processos de impacto, todas as caracterÃsticas observadas e levantadas nesta pesquisa sÃo compatÃveis com estruturas de impacto jà confirmadas, atribuindo assim uma origem exÃgena para a ECSMT. A atuaÃÃo dos processos erosivos pode representar hoje um nÃvel inferior da superfÃcie da cratera inicial, tratando-se de um astroblema.

Orientadores : Elisabete Maria Pascholati, Carlos Roberto de Souza Filho, Gilberto Amaral (In memoriam) / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-07-28T10:04:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PrietoCainzos_RigobertoLazaro_D.pdf: 7653663 bytes, checksum: c917983c1b12ce1756254e96d4c34310 (MD5) Previous issue date: 2001 / Doutorado

Neste trabalho são apresentados resultados relativos ao desenvolvimento de uma metodologia de calibração independente de um sistema LIDAR Raman para medidas de razão de mistura do vapor dágua, avaliando-se a eficiência total de transmissão óptica do sistema LIDAR Raman. Uma calibração independente ou absoluta de um sistema LIDAR foi possível por meio de medidas e cálculos dos parâmetros relevantes. A metodologia de calibração independente apresentada é baseada na decomposição das equações da razão de mistura do vapor dágua, especialmente na avaliação do fator de calibração e as incertezas relativas à transmissão óptica e secções diferenciais de espalhamento. A eficiência de transmissão incluiu fatores como a refletividade do telescópio, transmissão dos componentes ópticos e filtros. A avaliação da eficiência do sistema foi realizada com do uso de uma lâmpada calibrada de tungstênio em duas configurações distintas de filtros de interferência, (banda larga e banda estreita) instalados no sistema LIDAR Raman da Howard University (HURL). A avaliação da secção diferencial de espalhamento Raman para o vapor dágua foi realizada pelo uso de um modelo téorico descrito na literatura e por uma primeira aproximação experimental. Os resultados mostraram consistência e que essa metodologia de calibração pode ser usada em uma base rotineira para medidas de vapor dágua atmosférico. / For this study we present the results of the development of an absolute Raman LIDAR calibration methodology for measuring a water vapor mixing ratio. An absolute calibration of the system is possible by measuring or calculating the relevant system parameters based on the decomposition of the calibration instrumental function. The efficiency of the LIDAR system transmission at the laser and Raman produced wavelengths including factors such as reflectivity of the telescope and the transmission of conditioning optics and filters. We have evaluated the efficiency of the system with a calibrated tungsten lamp using two different sets of interference filters (wideband and narrow-band) that were installed at the Howard University Raman LIDAR system. The methodology is based on the decomposition of the water vapor mixing ratio equations, especially on the evaluation of the calibration factor and the instrumental errors involved. Also, the evaluation of the Raman cross section ratio was performed by using a theoretical model and then with an experimental approach. The results show consistency that this calibration methodology can be used on a regular basis.

Orientador: Rubens Augusto Camargo Lamparelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-03T12:16:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mangabeira_JoaoAlfredodeCarvalho_M.pdf: 6711718 bytes, checksum: 8392e3c62d124f7b7976c4089c37d54a (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado