This thesis uses the results of analysis of data recorded at a solar monitoring station in West Texas and the knowledge from an existing solar radiation estimation model to develop a methodology to predict the energy output from a panel at a site using only partial radiation data - global horizontal radiation measurements. The prediction using partial data is validated against estimates acquired using the complete radiation data and constraints are defined for accurate prediction. The methodology presented in this thesis can be used to accurately predict the solar power/energy incident on a collector at any location possessing global horizontal radiation measurements. / text

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A Mata Atlântica é um dos mais ricos ecossistemas em termos de diversidade biológica do mundo. Ela é representada por vários tipos de vegetações, além de ser caracterizada pelo alto grau de endemismo. Atualmente, esta floresta, se encontra bastante fragmentada, restando apenas 7,5%. Apesar disso, ainda mantém níveis extremamente altos de biodiversidade e endemismo. Contudo, este bioma, provavelmente, é o mais devastado e seriamente ameaçado do planeta. Apesar da importância do estudo sobre Mata Atlântica, pouco se conhece dos processos físicos, químicos e biológicos existentes acima e abaixo do dossel. O estudo da radiação solar é importante para entender os diversos processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem na biosfera, em particular em floresta. Ainda no ambiente de floresta a radiação solar se destaca entre outros fatores, sendo fundamental nos processos de fotossíntese, aquecimento do ar e da superfície e evapotranspiração. O processo de fotossíntese ocorre apenas em parte do espectro da Radiação Solar, compreendido entre os comprimentos de onda eletromagnética de 0,4 a 0,7 μm e denominada de Radiação Fotossinteticamente Ativa (PAR). Com base no exposto, o objetivo é caracterizar a evolução temporal da Radiação Solar Global (Rg) e Fotossinteticamente Ativa acima e abaixo de um fragmento remanescente de Mata Atlântica no Estado de Alagoas. O estudo foi realizado, no período de outubro/2009 a setembro/2010, com a obtenção dos dados (Rg, PAR, PAR refletida e precipitação) provenientes de uma torre micrometeorológica (10º17 36 S, 36º17 24 W) de 26 metros instalada numa área de floresta de Mata Atlântica. A área de estudo está localizada na Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN) Lula Lobo I inserida na fazenda Capiatã A, pertencente à Usina Coruripe Açúcar e Álcool S/A, no município de Coruripe, Alagoas. Verificou-se que a radiação solar incidente (Radiação Solar Global Externa (Rg_Ext) e Radiação Fotossinteticamente Ativa na parte Externa (PAR_Ext)) seguem a sazonalidade imposta pelo movimento aparente do Sol. Na época seca observou-se os maiores registros de Rg_Ext e PAR_Ext, com respectivas médias superiores a 900 W m-2 e 600 W m-2. Enquanto que, na época chuvosa foram registradas as menores médias, com Rg_Ext abaixo de 500 W m-2 e PAR_Ext inferior a 300 W m-2. Entretanto, uma pequena fração da radiação solar atinge o solo da floresta, ou seja, menos de 8% incide sobre a superfície. A radiação solar que incide no chão da floresta tem grande dependência do ângulo zenital (Z) e da estrutura do dossel. Notou-se também grande influência do Z na Rg_Ext e PAR_Ext, onde se verificou que quanto maior Z, menores são os valores destas componentes, em razão do maior caminho ótico que os raios solares tem que percorrer para atingir à superfície.

Orientador: Ernesto Kemp / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-27T11:36:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nunes_MonicaSoares_M.pdf: 4211832 bytes, checksum: 7414fb6290c92c79d1f11b0fdd3707db (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O estudo da radiação cósmica é de extrema importância para a astrofísica. Partículas oriundas de diferentes locais, tanto do sistema solar, quanto fora dele, chegam constantemente à Terra, carregando muitas informações a respeito da sua origem. Quando essas partículas encontram a atmosfera terrestre da-se início a uma cascata de partículas secundárias resultantes da interação do raio cósmico primário com a atmosfera. Dessa chuva de partículas secundárias, os múons são as partículas carregadas mais abundantes que chegam à superfície da Terra. Múons são altamente penetrantes, o que pode representar um problema muito grande em ex- perimentos, mesmo que subterrâneos, de outras partículas. Devido ao seu grande número, eles se tornam extremamente necessários em reconstruções de chuveiros atmosféricos para obtenção de informações a respeito da partícula primária. Tendo conhecimento de suas características, como por exemplo fluxo, ruídos em experimentos podem ser tratados e outros estudos podem ser otimizados. A intensidade de múons na superfície terrestre é bem conhecida como sendo anisotrópica e com uma dependência do ângulo zenital da forma ? (?) = ?0?osn(?). Por simplicidade nos cálculos, este expoente n é freqüentemente utilizado com valor igual a 2, mas estudos mostram que este parâmetro possui dependência com a posição geográfica e com a faixa de energia dos múons em questão. Esta dissertação propõe um método simples para a precisa determinação do expoente n e da intensidade vertical de múons simultaneamente, que pode ser realizado de maneira rá- pida em qualquer laboratório de raios cósmicos, utilizando detectores de partículas, que juntos formam o chamado Telescópio de Múons. Como resultado da aplicação do método no Laboratório de Léptons em Campinas - SP, foi obtido um valor de n de aproximadamente 2.30 e um valor para a intensidade vertical de múons em torno de 146.40? z/m2sr. Dados muito satisfatórios e de acordo com outros experimentos semelhantes já realizados anteriormente no Laboratório. O método também foi aplicado no Fermilab, localizado nos Estados Unidos. Nesta outra loca- lização geográfica, os resultados diferiram bastante dos obtidos em Campinas, com n aproxima- damente 3.66 e intensidade vertical de múons em torno de 158.33 ? zm-2sr-1. O mesmo experimento com o telescópio será realizado em outras posições geográficas afim de se verificar o comportamento do expoente n e da intensidade vertical de múons em diferentes locais / Abstract: The study of cosmic radiation is of utmost importance to astrophysics. Particles from different locations, from inside the solar system, and outside it, constantly arrive on Earth, carrying a lot of information about its origin. When these particles arrives to Earth¿s atmosphere they initiate a cascade of secondary particles resulting from the interaction of the primary cosmic ray with the atmosphere. From this rain of secondary particles, muons are the most abundant charged particles that reach the Earth¿s surface.Muons are highly penetrating, which can be a very big problem in some experiments, even if underground, of other particles. Because of their large number, they become extremely necessary in reconstructions of air showers to obtain information about the primary particle. Having knowledge of its characteristics, such as flux and distribution, noise in some experiments can be treated and other studies can be optimized.Muon intensity in the Earth¿s surface is well known to be anisotropic and has dependence on the zenith angle of ? (?) = ?0 cosn(?). For simplicity in the calculations, this n exponent is often used with a value of 2, but studies show that this parameter has dependence on the geographical position and on the energy range of muons in question. This dissertation proposes a simple method for accurate determination of the exponent n and muon vertical intensity simultaneously, that can be determined quickly in any laboratory cosmic rays using a particle detector, which was called Muon Telescope. As a result of the application of the method on the Leptons Laboratory, in Campinas - SP - Brazil, the value for n that was obtained is about 2.30 and a value for the vertical intensity of muons around 146.40? z/m2sr. This data is very satisfactory and according to similar experiments previously conducted at the Laboratory.This method was applied on Fermilab, located at the United States. On this new geographical location, the results were different from that obtained at Campinas, with n about 3.66 and the vertical intensity around 158.33 ? zm-2sr-1.The same experiment with the telescope will be held in other geographical locations in order to check the n exponent behavior and the muon intensity at different locations / Mestrado / Física / Mestra em Física

We present results on the ionospheric structure around Titan observed during numerous deep (<1000 km) flybys by the Cassini spacecraft. Our results are based on measurements by the radio and plasma wave science instrument, in particular the Langmuir probe. In addition, data from the magnetometer and electron spectrometer have contributed. The ionosphere of Titan is created when the atmosphere of the moon becomes ionised. There are several mechanisms that contribute to this, the most important of which are considered to be photoionisation by EUV from the Sun with associated photoelectron ionisation, and particle impact ionisation by electrons and ions from Saturn’s corotating magnetosphere. We investigate the influence of the solar zenith angle on the electron number density at the ionospheric peak. The results show on average four times more plasma on the dayside compared to the nightside, with typical densities of 2500 – 3500 cm-3 and 400 – 1000 cm-3, respectively. In a complementary study, we make a case study of a nightside flyby and show that the altitude structure of the deep ionosphere is reproducible by a simple electron impact ionisation model. Taken together, this leads to the conclusion that solar photons are the main ionisation source of the dayside ionosphere. However, magnetospheric particle precipitation also contributes and can explain the electron densities seen on the nightside. As Titan does not exhibit any large intrinsic magnetic field, the fact that it is embedded in the magnetosphere of Saturn means that the Kronian field drapes around the moon and gives rise to an induced magnetosphere. We show that there are currents of the order of 10 – 100 nA m-2 flowing in the ionosphere of the moon. Associated with the currents are perpendicular electric fields ranging from 0.5 to 3 µV m-1. Finally, we investigate measurements obtained during T70, the deepest Titan flyby performed to date. We show that there is a substantial amount of negative ions present below an altitude of 900 km. This confirms previous result by the electron spectrometer, showing negative ions at higher altitudes in Titan’s ionosphere.

Les systèmes de communication FSO sont des candidats potentiels pour de solutions de transmission spatiale à large bande. C’est pourquoi la présente thèse s’inscrit dans une contribution d’une nouvelle architecture de réseau FSO dans le cas d’une liaison de communication entre un satellite géostationnaire et une station terrienne. Elle traite aussi de l’influence de l’angle zénithal sur la qualité de la liaison optique en raison de la variation de la scintillation due à la complexité de l’atmosphère. Nous avons établi un nouveau canal de communication tenant compte de la subdivision de l’atmosphère en deux grandes zones de turbulence. Pour améliorer la performance de la liaison, nous avons d’abord placé un relais AF optiques ente le satellite et la station terrienne, ensuite nous avons introduit un paramètre construit `a partir de valeurs : p et 1-p. Le paramètre p correspond au ratio de la distance entre la station terrienne et le relais sur la distance de 36 000 Km correspondant a` l’orbite GEO. Dans notre cas, le relais est placé a 1000 Km a l’exosphère, le paramètre p = 1/36 et enfin la technique de diversité spatiale est appliquée en réception. Les résultats de simulation ont confirmé que les architectures des systèmes proposés sont meilleures que les performances de liaisons optiques directes. / Free space optical systems are potential candidates of large band spatial transmission solutions. In this thesis, FSO network architecture in the case of geo- stationary satellite to earth communication link is investigated and the influence of zenith angle on the quality of the link has been evaluated. Because of the variation of scintillation due to the complexity of the atmosphere, the optical space to earth communication link channel model has been developped. In order to overcome the main limitations of the prop- agation, optical relays with low earth orbit satellites and spatial diversity on earth could improve the link performance. To improve the link performance, an aggregated simulation model turbulence has been built based on parameters ”p” and ”1-p” introduced in the combined model a↵ecting the considered channels. The parameter ” p ” corresponds to the ratio of the distance from the earth to the relay over the total distance of 36 000Km. In the case of 1000 Km for a relay in the exosphere, p = 1/36. Simulation results show that the proposed network system architecture has outperformed the direct link performance