Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-16Bitstream added on 2014-06-13T19:04:52Z : No. of bitstreams: 1 ferreira_jop_dr_jabo.pdf: 1268842 bytes, checksum: 715de8aae3de8bec81a7a441b78ef9c9 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este experimento foi conduzido em Alvorada do Gurguéia, situada no vale do rio Gurguéia, estado do Piauí, localizado na latitude de 8º 26’ S, longitude 43º 47’ W e altitude de 251 m. Os objetivos deste estudo foram determinar a evapotranspiração (ETc) e os coeficientes de cultura (Kc) da melancieira irrigada por gotejamento. A evapotranspiração de referência (ETo) foi determinada diariamente por dez modelos de estimativa, com parte dos elementos climáticos obtidos em uma estação agrometeorológica automática localizada no centro da área experimental. Os modelos foram: Penman-Monteith-FAO56 (PMFAO56), Penman-Monteith-ASCE (PMASCE), Hargreaves-Samani (HS), Priestley-Taylor (PT), Camargo (CAM), Thornthwaite original (THW), Thornthwaite com correção para a temperatura efetiva calculada como uma função da temperatura média e da amplitude diária e valores de K=0,69 (THW2(0,69)) e K=0,72 (THW3(0,72)) e Thornthwaite com a mesma temperatura efetiva corrigida para o fotoperíodo e valores de K=0,69 (THW2(0,69)) e K=0,72 (THW2(0,72)). A ETc foi medida a partir de três lisímetros de pesagem localizados no centro da área experimental. O desempenho dos métodos foi avaliado utilizando regressão linear simples e diferentes índices: raiz quadrada do erro médio quadrático (RMES), erro percentual absoluto médio (MAPE), índice de concordância (d) e o teste de Scott-Knott, usando como padrão EToPMFAO56. O modelo PMASCE foi semelhante ao PMFAO56, com RMES = 0,05 mm dia-1, MAPE = 0,74%, d = 1,0 e R2 = 0,99. Apenas os modelos, THW2(0,69) e THW3(0,72), não apresentaram médias gerais significativamente diferentes de PMFAO56. Os valores médios de Kc obtidos com o PMFAO56 foram 0,44; 1,58 e 1,28 para os estádios inicial, intermediário e final, respectivamente. Valores estes, assim como os de todos os demais métodos de estimativa de ET0 testados, foram superiores aos obtidos... / This experiment was carried out at the Gurguéia river valley, state of Piauí, Brazil, located at 8º 26’ S latitude, 43º 47’ W longitude an altitude of 251 m. The objectives of this study were to determine the evapotranspiration (ETc) and crop coefficients (Kc) of watermelon by drip irrigated. Reference evapotranspiration (ETo) was daily determined by ten models of the estimation, with part climatics variable obtained an automatic agrometeorological station located in the center of the experimental area. The models were: Penman-Monteith-FAO56 (PMFAO56), Penman- Monteith-ASCE (PMASCE), Hargreaves-Samani (HS), Priestley-Taylor (PT), Camargo (CAM), original Thornthwaite (THW), Thornthwaite with correction for effective temperature computed as a function of the average temperature and of the daily amplitude and values of K=0,69 (THW2(0,69)) and K=0,72 (THW3(0,72)) and Thornthwaite with the same effective temperature corrected for the photoperiod and value of K=0,69 (THW2(0,69)) and K=0,72 (THW3(0,72)). ETc was measured from three weighing lysimeters located in the center of the experimental area. Methods performance was evaluated by using single linear regression and different indices, root mean square error (RMES), mean absolute percentage error (MAPE), index of agreement (d) and Scott-Knott test, using how standard PMFAO56. The model PMASCE was resembling to PMFAO56, with RMES = 0,05 mm dia-1, MAPE = 0,74%, d = 1,0 and R² = 0,99. Only the models, THW2(0,69) e THW3(0,72), not presents generals average significant difference of the PMFAO56. The Kc values obtained were 0,44, 1,58 and 1,28 for the initial, intermediate and final stages, respectively. This values, thus as of the every methods of estimation of the ETo tested, was upper to obtained for watermelon in the Bulletin 56 of irrigation and drainage of the FAO, principally for the intermediate and final stages... (Complete abstract click electronic access below)

[pt] Estudamos sincronização completa em aneis de mapas logísticos, usando um esquema de acoplamento advectivo-difusivo. O alcance das interações diminui algebricamente com a distância entre mapas, varrendo do caso totalmente conectado ao de primeiros vizinhos, com atualização sincronizada ou com retardo. Estudamos os efeitos do retardo e da advecção separada-mente e combinados. Embora os estudos numéricos tenham sido realizados utilizando o mapa logístico como dinâmica local, alguns resultados analíticos são mais gerais. Na dinâmica síncrona, os estados sincronizados são caóticos, enquanto a presença de atrasos permite a sincronização em órbitas regulares. No entanto, uma forte contribuição de retardos na atualização também pode produzir sincronização caótica. Em todos os casos, as interações de longo alcance favorecem a sincronização, a advecção dificulta a sincronização, e os atrasos podem compensar os efeitos destrutivos da ad-vecção. / [en] We study complete synchronization in rings of logistic maps, using an advection-diffusion coupling scheme. The range of the interactions decays algebraically with distance between maps, sweeping from the totally connected to nearest-neighbor model, with synchronous or delayed lattice update. We studied the effects of delays and advection separately and combined. Although numerical studies were performed using the logistic map as local dynamics, some analytical results are more general. In the synchronous dynamics, synchronized states are chaotic, while the presence of delays allows synchronization in regular orbits. However, a strong contribution of delays in the updating can also produce chaotic synchronization. In all cases, longer interaction range favors synchronization, advection hinders synchronization and delays compensate the destructive effects of advection.

Em ambientes costeiros, a variabilidade da biomassa de fitoplâncton é dirigida por forçantes físicas locais que apresentam distintas escalas temporais em ocorrência, intensidade e durabilidade. No canal de São Sebastião, ambiente advectivo, parte-se do pressuposto de que qualquer adição da biomassa de fitoplâncton não se deve ao crescimento local, mas ao transporte de células fitoplanctônicas movidas pelas correntes guiadas a ventos e marés. Dessa maneira, o objetivo central deste trabalho é analisar a variabilidade em alta frequência das variações da biomassa fitoplanctônica e investigar suas relações temporais com a intensidade e direção dos ventos e a amplitude das marés. Em média, o acúmulo de clorofila é estável no tempo, com curtos episódios de lento aumento e diminuições bruscas da biomassa fitoplanctônica, sendo os valores encontrados relativamente baixos, característicos de ambientes oligomesotróficos. Análises espectrais da série temporal da concentração de clorofila-a e da altura da maré revelaram alta correlação entre as duas séries durante as marés de sizígia, com periodicidades de aproximadamente 12 e 24 horas. Em relação à direção e intensidade do vento, o espectro cruzado de ondaletas apresentou áreas de forte correlação com a clorofila-a e periodicidades dominantes de três dias. Além disso, observou-se que ventos vindos do quadrante norte/nordeste carregam águas com maiores concentrações de materiais particulados ou detritos. / In coastal environments, the dynamics of phytoplankton biomass is driven by local physical forcings that have different time scales in occurrence, intensity and durability. For being an advective environment, it is normally assumed that any positive change in phytoplankton biomass in the São Sebastião Channel is not due to local growth, but to the transport of phytoplankton cells moved by currents associated with winds and tides. Thus, the main objective of this project is to analyze the variability in high-frequency variations of the phytoplankton biomass and investigate their temporal relationships with intensity and direction of winds and high tides. On average, the chlorophyll accumulation is stable over time, with short episodes of slow rise and sudden decreases of phytoplankton biomass and relatively low values, characteristic of oligo-mesotrophic environments. Spectral analysis of the time series of chlorophyll a concentration and tide height showed a high correlation between the two series during the spring tides, and dominant periodicities of about 12 to 24 hours. Regarding direction and intensity of the wind, the cross wavelet spectrum presented strong correlation areas with chlorophyll a and dominant periodicities of 3 days. In addition, it was observed that winds from the north/northeast quadrant carry water with higher concentrations of particulate matter or debris.

Vários modelos computacionais que implementam o transporte de soluto em meio poroso saturado surgem constantemente em publicações científicas devido à suma importância dada à compreensão e previsão do transporte de constituintes dissolvidos em água subterrânea. As soluções numéricas obtidas por esquemas computacionais não estão imunes aos erros de discretização. No entanto, a confiabilidade nos resultados obtidos das complexas operações provenientes da dinâmica de fluidos computacional pode ser aumentada através de estimadores de erro a posteriori que indicam a precisão da solução numérica de um modelo matemático que simula o fenômeno físico de interesse. Neste trabalho é apresentado um estimador residual para a equação parabólica que descreve os fenômenos de advecção-dispersão-reação (ADR) em meio poroso saturado, considerando o transporte em regime de pequena advecção. A solução numérica da equação ADR é obtida pelo método dos elementos finitos que emprega termos upwind para minimizar as inconvenientes oscilações espúrias. A implementação do código computacional para obter essa solução numérica e o seu correspondente erro a posteriori, é feita em linguagem JAVA na plataforma Eclipse seguindo o paradigma da Programação Orientada a Objetos (POO). A solução numérica da equação elíptica do fluxo subterrâneo e o seu estimador de erro com características de recuperação do gradiente, o estimador ZZ, também são implementados no código JAVA. Assim, a solução da equação do transporte é obtida em função da reusabilidade POO prevista na implementação da equação do fluxo. A comparação da solução numérica do modelo ADR 2D com a correspondente solução analítica disponível na literatura, demonstra que o estimador residual apresenta excelentes índices de eficiência. Os resultados numéricos obtidos mostraram que o estimador residual encontra-se limitado inferior e superiormente pelo erro real da solução em malha grosseira. O estimador ZZ mostrou-se inadequado para a análise do erro de aproximação das equações ADR. Os exemplos selecionados para verificação e aplicação do estimador residual abrangem, em diferentes escalas, modelos que descrevem reação de primeira ordem e modelos com fenômenos de sorção e retardamento na migração do contaminante em meio poroso saturado. Em conseqüência, o estimador residual proposto provou ser computável, eficiente e robusto no sentido de abranger uma grande variedade das aplicações dos fenômenos de transporte de contaminantes em meio poroso saturado e regime de pequena advecção. / Several computational models that implement the solute migration in saturated porous media constantly appear in scientific publications due to the great importance given to the understanding and forecast of the solute transport in groundwater. The numerical solutions obtained by computational schemes are not immune to errors related to the discretization process. However, the reliability of the results obtained by the complex operations of the computational fluids dynamics can be enhanced by a posteriori error estimates that indicate the accuracy of the numerical solution. In this work a residual error estimator is presented for the parabolic equation that describes the advection-dispersion-reaction phenomena (ADR) in saturated porous media, considering the transport in small advection regime. The numerical solution of the ADR equation is obtained by the finite element method using upwind terms to minimize the spurious oscillations. The computational code and the correspondent a posteriori error estimates are implemented in Java language following the Object Oriented Programming (OOP) paradigm in Eclipse platform. The numerical solution of the elliptic groundwater flow equation and the respective error estimates with gradient recovery characteristic, the ZZ-estimator, are also implemented in the JAVA code. The solution of the transport equation is obtained as a consequence of the OOP reusability intended in the implementation of the flow equation. The numerical solution of the ADR 2D simulation compared to the analytical solution available in the literature, demonstrate the excellent effectivity index presented by the residual error estimator. The obtained results indicate that the residual error estimator is lower and upper bounded by a solution in coarse mesh. The ZZ-estimator showed to be inadequate for the error analysis of the ADR equations. The examples selected for validation and application of the residual estimator include, in distinct scales, models that describe reaction of first order and models with sorption and retardation phenomena in the pollutant migration in saturated porous media. Therefore, the proposed residual error estimator proved to be computable, efficient and robust in the sense of solving a great variety of applications of transport phenomena in saturated porous media at small advection regime.

Em ambientes costeiros, a variabilidade da biomassa de fitoplâncton é dirigida por forçantes físicas locais que apresentam distintas escalas temporais em ocorrência, intensidade e durabilidade. No canal de São Sebastião, ambiente advectivo, parte-se do pressuposto de que qualquer adição da biomassa de fitoplâncton não se deve ao crescimento local, mas ao transporte de células fitoplanctônicas movidas pelas correntes guiadas a ventos e marés. Dessa maneira, o objetivo central deste trabalho é analisar a variabilidade em alta frequência das variações da biomassa fitoplanctônica e investigar suas relações temporais com a intensidade e direção dos ventos e a amplitude das marés. Em média, o acúmulo de clorofila é estável no tempo, com curtos episódios de lento aumento e diminuições bruscas da biomassa fitoplanctônica, sendo os valores encontrados relativamente baixos, característicos de ambientes oligomesotróficos. Análises espectrais da série temporal da concentração de clorofila-a e da altura da maré revelaram alta correlação entre as duas séries durante as marés de sizígia, com periodicidades de aproximadamente 12 e 24 horas. Em relação à direção e intensidade do vento, o espectro cruzado de ondaletas apresentou áreas de forte correlação com a clorofila-a e periodicidades dominantes de três dias. Além disso, observou-se que ventos vindos do quadrante norte/nordeste carregam águas com maiores concentrações de materiais particulados ou detritos. / In coastal environments, the dynamics of phytoplankton biomass is driven by local physical forcings that have different time scales in occurrence, intensity and durability. For being an advective environment, it is normally assumed that any positive change in phytoplankton biomass in the São Sebastião Channel is not due to local growth, but to the transport of phytoplankton cells moved by currents associated with winds and tides. Thus, the main objective of this project is to analyze the variability in high-frequency variations of the phytoplankton biomass and investigate their temporal relationships with intensity and direction of winds and high tides. On average, the chlorophyll accumulation is stable over time, with short episodes of slow rise and sudden decreases of phytoplankton biomass and relatively low values, characteristic of oligo-mesotrophic environments. Spectral analysis of the time series of chlorophyll a concentration and tide height showed a high correlation between the two series during the spring tides, and dominant periodicities of about 12 to 24 hours. Regarding direction and intensity of the wind, the cross wavelet spectrum presented strong correlation areas with chlorophyll a and dominant periodicities of 3 days. In addition, it was observed that winds from the north/northeast quadrant carry water with higher concentrations of particulate matter or debris.

Vários modelos computacionais que implementam o transporte de soluto em meio poroso saturado surgem constantemente em publicações científicas devido à suma importância dada à compreensão e previsão do transporte de constituintes dissolvidos em água subterrânea. As soluções numéricas obtidas por esquemas computacionais não estão imunes aos erros de discretização. No entanto, a confiabilidade nos resultados obtidos das complexas operações provenientes da dinâmica de fluidos computacional pode ser aumentada através de estimadores de erro a posteriori que indicam a precisão da solução numérica de um modelo matemático que simula o fenômeno físico de interesse. Neste trabalho é apresentado um estimador residual para a equação parabólica que descreve os fenômenos de advecção-dispersão-reação (ADR) em meio poroso saturado, considerando o transporte em regime de pequena advecção. A solução numérica da equação ADR é obtida pelo método dos elementos finitos que emprega termos upwind para minimizar as inconvenientes oscilações espúrias. A implementação do código computacional para obter essa solução numérica e o seu correspondente erro a posteriori, é feita em linguagem JAVA na plataforma Eclipse seguindo o paradigma da Programação Orientada a Objetos (POO). A solução numérica da equação elíptica do fluxo subterrâneo e o seu estimador de erro com características de recuperação do gradiente, o estimador ZZ, também são implementados no código JAVA. Assim, a solução da equação do transporte é obtida em função da reusabilidade POO prevista na implementação da equação do fluxo. A comparação da solução numérica do modelo ADR 2D com a correspondente solução analítica disponível na literatura, demonstra que o estimador residual apresenta excelentes índices de eficiência. Os resultados numéricos obtidos mostraram que o estimador residual encontra-se limitado inferior e superiormente pelo erro real da solução em malha grosseira. O estimador ZZ mostrou-se inadequado para a análise do erro de aproximação das equações ADR. Os exemplos selecionados para verificação e aplicação do estimador residual abrangem, em diferentes escalas, modelos que descrevem reação de primeira ordem e modelos com fenômenos de sorção e retardamento na migração do contaminante em meio poroso saturado. Em conseqüência, o estimador residual proposto provou ser computável, eficiente e robusto no sentido de abranger uma grande variedade das aplicações dos fenômenos de transporte de contaminantes em meio poroso saturado e regime de pequena advecção. / Several computational models that implement the solute migration in saturated porous media constantly appear in scientific publications due to the great importance given to the understanding and forecast of the solute transport in groundwater. The numerical solutions obtained by computational schemes are not immune to errors related to the discretization process. However, the reliability of the results obtained by the complex operations of the computational fluids dynamics can be enhanced by a posteriori error estimates that indicate the accuracy of the numerical solution. In this work a residual error estimator is presented for the parabolic equation that describes the advection-dispersion-reaction phenomena (ADR) in saturated porous media, considering the transport in small advection regime. The numerical solution of the ADR equation is obtained by the finite element method using upwind terms to minimize the spurious oscillations. The computational code and the correspondent a posteriori error estimates are implemented in Java language following the Object Oriented Programming (OOP) paradigm in Eclipse platform. The numerical solution of the elliptic groundwater flow equation and the respective error estimates with gradient recovery characteristic, the ZZ-estimator, are also implemented in the JAVA code. The solution of the transport equation is obtained as a consequence of the OOP reusability intended in the implementation of the flow equation. The numerical solution of the ADR 2D simulation compared to the analytical solution available in the literature, demonstrate the excellent effectivity index presented by the residual error estimator. The obtained results indicate that the residual error estimator is lower and upper bounded by a solution in coarse mesh. The ZZ-estimator showed to be inadequate for the error analysis of the ADR equations. The examples selected for validation and application of the residual estimator include, in distinct scales, models that describe reaction of first order and models with sorption and retardation phenomena in the pollutant migration in saturated porous media. Therefore, the proposed residual error estimator proved to be computable, efficient and robust in the sense of solving a great variety of applications of transport phenomena in saturated porous media at small advection regime.