A crescente demanda mundial por energia, o aumento da produção industrial mundial e o efeito estufa têm gerado um grande problema para a atmosfera no que diz respeito à poluição. As necessidades de conhecimento sobre a física da dispersão de poluentes levaram à criação de ferramentas capazes de reproduzir e responder sobre os possíveis efeitos ao meio ambiente. Túneis de vento de camada limite são ferramentas que possuem condições de simular, em escala reduzida, as emissões de fontes poluidoras tais como chaminés de indústrias e emissões de veículos automotores, bem como permitir a obtenção de soluções aos possíveis danos causados. Este trabalho realizou um estudo exploratório em túnel de vento do comportamento de uma pluma de contaminantes emitidos por uma chaminé isolada, utilizando o hélio como gás traçador. Foram realizados ensaios com diferentes tipos de escoamento, velocidades do vento e velocidades de emissão da pluma. As emissões utilizaram hélio puro e uma mistura binária de hélio e ar. Foram feitos levantamentos do perfil de concentrações no eixo da chaminé, a diferentes posições a sotavento. Avaliou-se também a eficiência de um sistema de anemometria acoplado a uma sonda aspirante como instrumento medidor de concentrações de hélio. A análise dos resultados demonstrou a capacidade do túnel de simular o fenômeno da dispersão de poluentes e a influência das características da rugosidade do terreno no processo de diluição da pluma. Concluiu-se que há a influência aerodinâmica da chaminé sobre a pluma, comprovando-se a existência de três regiões características da pluma, cada uma apresentando um determinado comportamento para as flutuações instantâneas da concentração de hélio. Por último, o sistema de anemometria em conjunto com uma sonda aspirante é somente adequado para estudos de efeitos locais de dispersão de poluentes. / The increasing global energy demand, the growth of the world industrial production and the greenhouse effect have created a great problem for the atmosphere regarding pollution. The need of knowledge about the physics of the pollutants dispersion led to the creation of tools able to simulate and to respond on the possible effects to the environment. Boundary layer wind tunnels are tools capable of simulate, in reduced scale, the emissions from pollutant sources such as chimneys from industries and vehicles, as well as to allow possible hazardous problems to be solved. In this work, an exploratory wind tunnel study is made of the plume behaviour originated from an isolated chimney, using helium as tracer gas. The tests were performed for different types of flows, wind velocities and plume emission velocities. The emissions were from pure helium and a binary mixture of helium and air. The concentrations were measured in several positions leeward of the source. It was also evaluated the efficiency of an anemometry system connected to an aspirating probe as measuring instrument of the helium concentration.The analysis of the results demonstrated the capacity of the wind tunnel to simulate the pollutant dispersion phenomenon and the influence of the terrain roughness in the plume dilution process. It is concluded that the chimney exerts an aerodynamic influence over the plume, proving the existence of three characteristic plume regions, each one presenting a specific behaviour for the instantaneous fluctuations of helium concentrations. Regarding the anemometry system connected to an aspirating probe, it is concluded that it is only adequate for the study of local effects in the dispersion of pollutants.

O objetivo deste trabalho é obter uma nova solução analítica para a equação de advecção-difusão. Para tanto, considera-se um problema bidimensional difusivo-advectivo estacionário com coeficiente de difusão turbulenta vertical variável que modela a dispersão de poluentes na atmosfera. São utilizados três coeficientes difusivos válidos na camada limite convectiva e que dependem da altura, da distância da fonte e do perfil de velocidade. A abordagem utilizada para a resolução do problema é a técnica da Transformada Integral Generalizada, na qual a equação transformada do problema difusivo-advectivo é resolvida pela técnica da Transformada de Laplace com inversão analítica. Nenhuma aproximação é feita durante a derivação da solução, sendo assim, esta é exata exceto pelo erro de truncamento. O modelo ´e avaliado em condições moderadamente instáveis usando o experimento de Copenhagen. Apresentam-se os resultados numéricos e estatísticos, comparando os resultados obtidos com dados experimentais e com os resultados da literatura. O modelo proposto mostrou-se satisfatório em relação aos dados dos experimentos difusivos considerados.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-04-11T14:57:58Z No. of bitstreams: 2 Tese_Jurandir M. Dutra.pdf: 4679614 bytes, checksum: 65fa9faccfdf96b5ae945d98a0968c26 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-04-11T14:58:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese_Jurandir M. Dutra.pdf: 4679614 bytes, checksum: 65fa9faccfdf96b5ae945d98a0968c26 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-11T14:58:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_Jurandir M. Dutra.pdf: 4679614 bytes, checksum: 65fa9faccfdf96b5ae945d98a0968c26 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-23 / Greenhouse gas emissions and air pollutants have been increasing currently in the face of human activities. The way of life based on comfort and consumption requires the adoption of the intensive use of fossil fuels. The transport sector is the main emitter, especially since a fleet of vehicles has grown at an accelerated pace in the last decades. These emissions are an important part of climate change and air pollution, which boosts global warming and reduces the health and well-being of the population. In this way, it is important to monitor the quality of urban air in order to avoid episodes that compromise human life. For all this, it is salutary to observe levels of tropospheric ozone and particulate matter, among other pollutants, in order to prevent degradation public health events and promote environmental management. Brazilian legislation guides the creation and implementation of State programs for air quality, with the purpose of controlling emissions to acceptable limits. However, the use of mathematical models of prediction instrumentalism as part of these programs. As an initial condition, to feed them, it is necessary to make available a set of meteorological variables, but also the concentrations of pollutants gases from fixed and mobile sources. In this work, we tried to analyze the impacts caused in the urban air from the emissions of the transport sector, only. For this purpose, it was essential to estimate the emissions of greenhouse and local gases from the city of Manaus, defining as the frontier of the inventory the sale of fuel in the urban perimeter. These estimates establish in protocols guided by the IPCC, but also in the recommendations of the Brazilian Government and in the experiences of other large urban centers. Then the space-time dispersion of pollutants resulting from emissions was simulated, so that it could be understood its behavior and distribution. However, in order to analyze an intervention scenario, it was also simulated the scenario of improvements proposed in the Urban Mobility Plan of Manaus, whose proposal suggests changes in the road system and in the public transportation system. The model used was the TAPM (The Air Pollution Model) because it is three-dimensional and suitable for modeling meso-regional scales and coherent to cover the studied area. Carbon dioxide emissions have increased substantially, although emissions of methane, non-methane hydrocarbons, nitrogen dioxide, aldehydes, carbon monoxide and particulate matter have declined substantially due mainly to the implementation of more advanced phases of Program for the Control of Air Pollution by Automotive Vehicles (PROCONVE) and Program for the Control of Air Pollution by Motorcycles and Similar Vehicles (PROMOT), but also the mixture of anhydrous ethanol in pure gasoline. The simulation of the impacts on air quality showed that the dispersion of all pollutants, with the exception of the particulate matter, follows the expected surface runoff and goes towards the west and the Negro river. However, only the ozone, in two distinct moments, exceeded the legal line established by CONAMA. For the improvement scenario, the results point to an improvement in air quality levels for all simulated pollutants. / As emissões de gases de efeito estufa e poluentes atmosféricos vêm sendo incrementada atualmente em face das atividades humanas. O modo de vida baseado no conforto e no consumo requer a adoção do uso intensivo de combustíveis fósseis. O setor de transportes é notório emissor, sobretudo, porque a frota de veículos cresceu em ritmo acelerado nas últimas décadas. Essas emissões são parte importante e responsáveis pelas mudanças climáticas e pela poluição do ar, que potencializam o aquecimento global e reduz a saúde e o bem-estar da população. Dessa forma, é importante monitorar a qualidade do ar urbano, de forma a evitar episódios que comprometam a vida humana. Por tudo isso é salutar observar os níveis de ozônio troposférico e material particulado, entre outros poluentes, a fim de impedir eventos degradativos da saúde pública e promover a gestão ambiental. A legislação brasileira orienta a criação e implementação dos programas estaduais de qualidade do ar, com o propósito de controlar as emissões a limites aceitáveis. Entretanto, instrumentaliza como parte desses programas o uso de modelos matemáticos de predição. Como condição inicial, para alimentá-los, é necessário disponibilizar um conjunto de variáveis meteorológicas, mas também as concentrações dos gases poluentes das fontes fixas e móveis. Neste trabalho, buscou-se analisar os impactos causados no ar urbano a partir das emissões do setor de transportes, tão somente. Para tal foi primordial estimar as emissões de gases de efeito estufa e local da cidade de Manaus, definindo como fronteira do inventário a venda de combustível no perímetro urbano. Essas estimativas foram estabelecidas em protocolos orientados pelo IPCC, mas também nas recomendações do governo brasileiro e nas experiências de outros grandes centros urbanos. Em seguida foi simulada a dispersão espaço-temporal dos poluentes resultantes das emissões, de modo tal que fosse possível compreender seu comportamento e distribuição. Contudo, com o intuito de analisar um cenário de intervenção foi, também, simulado o cenário de melhorias proposto no Plano de Mobilidade Urbana de Manaus, cuja proposição sugere mudanças no sistema viário e no sistema de transportes público. O modelo utilizado foi o TAPM (The Air Pollution Model) por ser tridimensional e adequado para modelar escalas meso-regional e, ainda, coerente para cobrir a área estudada. As emissões de dióxido de carbono cresceram substancialmente, embora as emissões de metano, hidrocarbonetos não-metânicos, dióxidos de nitrogênio, aldeídos, monóxido de carbono e material particulado tenham diminuído sensivelmente, devido, principalmente à implantação de fases mais avançadas do Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores (PROCONVE) e Programa de Controle da Poluição do Ar por Motocicletas e Veículos Similares (PROMOT), mas também a mistura de etanol anidro na gasolina pura. A simulação dos impactos na qualidade do ar mostrou que a dispersão de todos os poluentes, com exceção do material particulado, acompanha o escoamento superficial esperado e segue em direção a zona oeste e ao rio Negro. Contudo, apenas o ozônio, em dois momentos distintos, ultrapassou a linha de corte legal estabelecida pelo CONAMA. Para o cenário de melhorias, os resultados apontam melhora nos níveis de qualidade do ar para todos os poluentes simulados.

Submitted by Marcela Carvalho (marcelaalfaia@hotmail.com) on 2016-09-02T15:48:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Marilize Moraes Damasceno.pdf: 4767672 bytes, checksum: 3bc1cb1d28797f1bc3d7b45f57ae8004 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-09-15T18:01:38Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Marilize Moraes Damasceno.pdf: 4767672 bytes, checksum: 3bc1cb1d28797f1bc3d7b45f57ae8004 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-09-15T18:06:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Marilize Moraes Damasceno.pdf: 4767672 bytes, checksum: 3bc1cb1d28797f1bc3d7b45f57ae8004 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T18:06:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Marilize Moraes Damasceno.pdf: 4767672 bytes, checksum: 3bc1cb1d28797f1bc3d7b45f57ae8004 (MD5) Previous issue date: 2014-08-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Exposure to airborne particles and substances associated with them can cause deleterious effects to human health, flora, fauna and the monuments and buildings in general. So monitor the airborne particles in atmospheric air is important to ensure the health and welfare of the population. In Brazil, there are values established for air quality standards for total suspended particulates (TSP) and PM10. But there is no values established for the chemical constituents of these particles. This study aimed to determine the presence of metals in the airborne particulate matter (PM) suspended in some regions of the urban area of Manaus. Was promoted to collecting MP in three regions of Manaus, defined as vehicular area, industrial area and residential area between February and April (rainy season) and between August and October (dry season) 2013, plus the “background” a forest reserve distant 26 km from the city, being, therefore, a reference point to be used as compared for the urban atmosphere of the city of Manaus. The metals determined in PM, were: Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn. The collection of PM was performed by the method of active sampling in the holder type samplers with Teflon membranes. Detection of metals was made with application of atomic absorption spectrometry by two types of atomization, flame and electrothermal atomization (FAAS and GFAAS). The results demonstrated the predominant presence of Fe, Zn and Pb in all regions studied. Three main sources were assigned to Fe: soil resuspension in residential areas and background, and in the other regions: industrial activities and vehicular traffic. For Zn did not possible to determine a defined spatial distribution. Regarding Cu, Mn and Pb, the regions residential and background showed similarity, but were different from industrial and vehicular areas, especially in the dry season. Seasonal evaluation of the data have not shown any difference between the rainy and dry seasons, indicating that the weather conditions had no significant influence on the presence of metals in airborne particulate matter from Manaus during this period. Probably emission sources have the greatest effect ou the metal concentrations at the atmosphere. The median concentrations of metals found in the samples of particulate matter were lower than the standards proposed by international entities and institutions (EPA, ASTDR and WHO), as well as when compared to studies on other cities in the country. / A exposição às partículas suspensas no ar e às substâncias a elas associadas podem causar efeitos deletérios à saúde humana, à flora, à fauna e a monumentos e edificações de forma geral. Por isso monitorá-las no ar atmosférico é importante para garantir a saúde e o bem estar da população de uma região. No Brasil, existem valores estipulados para padrões de qualidade do ar para partículas totais em suspensão (PTS) e partículas PM10. Porém não há valores estabelecidos para os constituintes químicos dessas partículas. Este trabalho teve como objetivo determinar a presença de metais presentes no material particulado atmosférico (MP) em suspensão em algumas regiões da área urbana de Manaus. Promoveu-se a coleta de MP em três regiões de Manaus, definidas como região veicular, região industrial e região residencial entre fevereiro e abril (período chuvoso) e entre agosto e outubro (período seco) de 2013, mais o background em uma reserva florestal distante 26 km da cidade, sendo um ponto de referência a ser utilizado como comparação à atmosfera urbana da cidade de Manaus. Os metais determinados no MP foram: Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn. A coleta de MP foi realizada pelo método ativo com amostradores do tipo holder em membranas de teflon. A detecção dos metais foi feita com aplicação da espectrometria de absorção atômica por dois tipos de atomização, chama e eletrotérmica (FAAS e GFAAS). Os resultados demonstraram a presença majoritária de Fe, Zn e Pb em todas as regiões estudadas. Ao Fe foram atribuídas duas fontes principais: ressuspensão do solo nas regiões residencial e de background e atividades industriais e tráfego veicular nas demais regiões. Para o Zn não foi possível observar uma distribuição espacial definida. Em relação ao Cu, Mn e Pb, as regiões residencial e de background apresentaram similaridade, mas foram diferentes das regiões industrial e veicular, principalmente na estação seca. A avaliação sazonal dos dados obtidos não mostrou diferença entre o período chuvoso e o período seco, indicando que as condições meteorológicas não apresentaram influência significativa sobre a presença dos metais no MP de Manaus, durante o período estudado. Possivelmente, as fontes de emissões exercem maior efeito sobre a concentração desses metais na atmosfera. As concentrações medianas dos metais encontradas nas amostras do material particulado foram inferiores aos padrões propostos por entidades e instituições internacionais (EPA, ASTDR e OMS), bem como quando comparadas a estudos realizados em outras cidades do país.

Foi avaliado quantitativamente o impacto que as atividades antropogênicas da cidade de Manaus causam na composição elementar dos aerossóis na Amazônia central. Para isso, foram amostrados aerossóis em três sítios experimentais entre 2014 e 2015: 1) ZF2, sítio com floresta preservada, 2) Hotel TIWA com impacto direto de emissões de Manaus e 3) Manacapuru sítio vento abaixo da cidade de Manaus. Dos filtros coletados obteve-se a concentração de diferentes componentes do material particulado (MP): Black Carbon Equivalente (BCe), elementos traço (Na até Pb), concentração de MP e carbono elementar e orgânico (EC e OC) separados em MP Fino (MPF, diâmetro menor que 2,5µm) e MP grosso (MPG, diâmetro entre 2,5µm e 10µm). A concentração média de MPF apresentou forte sazonalidade em todos os sítios com concentrações variando de 2,3±2,7µg/m³ para 5,5±2,7µg/m³ na ZF2 e 3,7±2,0µg/m³ para 11,0±7,6µg/m³ no TIWA na estação chuvosa e seca, respectivamente. Elementos traços associados a processos industriais e/ou veiculares apresentaram concentração média de aproximadamente 2 a 6 vezes maior no sítio TIWA que na ZF2. O balanço de massa indicou que entre 50% e 80% do MPF foi de matéria orgânica (MO), 15% a 20% foi de sulfato e de 8 a 20% de BCe. Comparações entre as concentrações de MO, indicaram aerossol mais envelhecido em Manacapuru. A aplicação da Análise de Componentes Principais Absoluta (ACPA) no MPF extraiu fatores regionais em todos os sítios: queima de biomassa, poeira mineral e aerossol marinho, além de fatores como poluição industrial e veicular nos sítios afetados pela pluma de Manaus. Além desses fatores encontrados pela ACPA, o método Positive Matrix Factorization (PMF) extraiu um fator biogênico no MPF e mais de um fator marinho para o MPG relacionados com o processamento do aerossol marinho. A concentração de MP extraído no TIWA para fatores diretamente relacionados com atividade antropogênica é em média de 905ng/m³ (MPF) e 1285ng/m³ (MPG). / This work quantitatively investigated the impact of anthropogenic emissions from Manaus City on the elemental composition of aerosol at Central Amazonia collecting particulate matter (PM) from 2014 to 2015 at ZF2, upwind of Manaus and TIWA and Manacapuru, downwind of Manaus. From the filters collected, different components of the PM were measured: equivalent Black Carbon (eBC), trace elements (Na to Pb), PM concentration and Elemental and Organic Carbon (EC and OC) with fine (FPM, diameter < 2.5um) and coarse (CPM, 2.5um < diameter < 10um) mode separated. At the dry season, FPM concentration was 5,5ug/m³ at ZF2 and 11,0ug/m³ at TIWA and for the CPM it was of 5,5ug/m³, 7,1ug/m³, respectively. During the wet season, reduction on the concentration of all sites at both modes was observed. Mass Balance Analysis showed that Organic Matter (OM) varied approximately from 50% to 80%, sulfate from 15% to 20% and eBC from 8% to 20% for the FPM. Comparisons between OM, obtained through spectrometry, and OC showed a more aged aerosol at Manacapuru than at TIWA. Absolute Principal Components Analysis (APCA) extracted three main factors at all sites for the FPM: biomass burning, marine aerosol and soil dust whilst PMF could also extract a biogenic factor. For the sites downwind of Manaus, factors related with anthropogenic emission were extracted. For the CPM three factors were identified at all sites: biogenic emission, soil dust and marine aerosol. PMF also found a second factor related with Cl depletion on marine aerosol. At the site TIWA both methods extracted a factor identified as pollution and PMF also found a factor related with vehicular emissions whilst at Manacapuru on APCA extracted a pollution factor. Direct anthropogenic emissions vehicular and pollution factors - at TIWA varies from 880ng/m³ (ACPA) to 930ng/m³ (PMF) in fine mode. In the coarse mode 790ng/m³ (APCA) to 1780ng/m³ (PMF).

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2018-06-07T16:27:53Z No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2018 Filipe Santana Moreira do Desterro.PDF: 3379721 bytes, checksum: adf3227c935769d0deee6186bbb0daf6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-07T16:27:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2018 Filipe Santana Moreira do Desterro.PDF: 3379721 bytes, checksum: adf3227c935769d0deee6186bbb0daf6 (MD5) Previous issue date: 2018-03 / Recentemente, o uso de dispositivos móveis foi proposto para a medição da avaliação da dose durante acidentes nucleares. A ideia é apoiar equipes de campo, fornecendo uma estimativa aproximada do mapa de distribuição de dose na proximidade da usina de energia nuclear (UEN), sem a necessidade de se conectar aos sistemas da UEN. A fim de fornecer essa execução autônoma, um conjunto de redes neurais artificiais (RNA) é proposto em substituição aos tradicionais sistemas de dispersão atmosférica de radionuclídeo (DAR) que utilizam modelos físicos complexos que demandam um excessivo tempo de processamento. Uma limitação observada nessa abordagem é o treinamento muito demorado das RNAs. Além disso, se o número de parâmetros de entrada aumenta, o desempenho de RNAs tradicionais, como o Multilayer-Perceptron (MLP) com treinamento de backpropagation ou Redes Neurais de Regressão Geral (GRNN), é afetado, prejudicando sensivelmente a predição. Este trabalho centrase no estudo de tecnologias computacionais para melhoria das RNAs a serem usadas na aplicação móvel, bem como seus algoritmos de treinamento. Contudo, para refinar a aprendizagem e permitir melhores estimativas de dose, são necessárias arquiteturas de RNA mais complexas. As RNAs com muitas camadas (muito mais do que um número típico de camadas), às vezes referidas como Redes Neurais Profundas ou Deep Neural Networks (DNN), por exemplo, demonstraram obter melhores resultados. Por outro lado, o treinamento de tais RNAs é muito lento. Deste modo, com o objetivo de permitir o uso desses DNNs em um tempo de treinamento razoável. É proposta uma solução de programação paralela, usando a Unidade de Processamento Gráfico (GPU). Neste contexto, este trabalho utilizou o framework TensorFlow para desenvolver Redes Neurais Profundas com 9 camadas. Como resultado, speedups entre 50 e 100 vezes (dependendo das arquiteturas RNA comparadas) foram alcançadas no processo de treinamento, sem afetar a qualidade dos resultados obtidos (estimativas de dose). / Recently, the use of mobile devices has been proposed for the measurement of dose evaluation during nuclear accidents. The idea is to support field teams, providing a rough estimate of the dose distribution map in the vicinity of the nuclear power plant (NPP), without the need to connect to the NPP systems. In order to provide this autonomous execution, a set of artificial neural networks (ANNs) is proposed instead of the traditional atmospheric dispersion of radionuclides (ADR) systems that use complex physical models that require an excessive processing time. One limitation observed in this approach is the very time-consuming training of ANN. In addition, if the number of input parameters increases, the performance of standard ANNs, such as Multilayer-Perceptron (MLP) with backpropagation training or General Regression Neural Networks (GRNN), is affected, leading to an irrational prediction. Thus, work focuses on the study of computational technologies to improve the RNAs to be used in the mobile application, as well as their training algorithms. However, to refine learning and allow better dose estimates, more complex ANN architectures are required. Layer ANNs (much more than a typical number of layers), sometimes referred to as Deep Neural Networks (DNNs), for example, have been shown to perform better. On the other hand, the training of such ANNs is very slow. Thus, in order to allow the use of these DNNs in a reasonable training time. With this, a parallel programming solution is proposed, using the Graphics Processing Units (GPU). In this context, this work used the TensorFlow framework to develop deep neural networks with 9. As a result, speedups between 50 and 100 times (depending on the ANN architectures compared) were achieved in the training process, without affecting the quality of the results obtained dose).

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-05-23T15:29:24Z No. of bitstreams: 1 PATRICIA A DE SOUZA_TESE DOUTORADO__GEOQUÍMICA UFF.pdf: 3232130 bytes, checksum: 1d90cf082dcb5a35552bfb02f10beaf7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T15:29:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PATRICIA A DE SOUZA_TESE DOUTORADO__GEOQUÍMICA UFF.pdf: 3232130 bytes, checksum: 1d90cf082dcb5a35552bfb02f10beaf7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo a Pesquisa do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / As regiões tropicais estão sofrendo mudanças na quantidade e na forma de N depositado como um resultado da poluição urbana. As origens e os sorvedouros desses poluentes têm sido pouco estudados. Neste trabalho foram examinadas as entradas atmosféricas de N em regiões costeiras urbanas e em áreas montanhosas de Floresta Atlântica (400 m e 1000 m acima do mar) no estado do Rio de Janeiro, de agosto de 2008 a agosto de 2009. Concentrações de nitrogênio total dissolvido (NTD), nitrogênio inorgânico dissolvido (NID= NH4++ NO3-+ O2-) e ureia foram medidos na precipitação total em todos os locais de amostragem, bem como na transprecipitação - água que atravessa o dossel da floresta - em locais de uma floresta submontana. Nitrogênio total dissolvido foi analisado pelo método de oxidação por perssulfato de potássio. Amônio (NH4+) e nitrito (NO2-) foram determinados pelos métodos espectrofotométricos de Azul de Indofenol e diazotação, respectivamente. Nitrato (NO3-) foi analisado pelo método espectrofotométrico após o método de redução de cádmio em amostras de transprecipitação. Em amostras de precipitação total, NO3- foi analisado por método cromatógrafo. Ureia foi determinada pelo método spectrofotométrico de diacetilmonoxima. Nitrogênio orgânico dissolvido (NOD) foi calculado como a diferença entre NTD e NID. As concentrações anuais médias ponderadas pelo volume de todas as espécies foram maiores nas áreas costeiras urbanas que no nos locais de floresta, com NOD compreendendo respectivamente, 32 a 56% e 26 a 32% das concentrações de NTD na precipitação total. A deposição total de NTD variou 12,1 a 17,2 kg N ha-1 ano - 1 e tenderam a decrescer com o aumento da distância da região costeira urbana. O fluxo de NTD na transprecipitação na floresta submontana, 34,4 kg N ha-1 ano-1, foi duas vezes maior que a deposição de NTD na precipitação total, com NOD compreendendo 61% do total de N depositado no solo da floresta. A magnitude e a qualidade do NOD foram ainda mudadas durante a passagem através do dossel da floresta; ureia compreendeu 27% do NOD na transprecipitação comparado com o total de 100% na precipitação total. Apesar das diferenças sazonais da entrada da água precipitada, nenhuma diferença sazonal significativa foi encontrada na deposição de N na precipitação total e na transprecipitação entre os períodos seco e de chuvas. Este estudo mostra que NOD é um importante, e ainda pouco estudado, componente da deposição de NTD, compreendendo um terço a mais que a metade do N depositado na chuva e na transprecipitação. Além disso, o aumento da p oluição de N em áreas de expansão urbana nos trópicos poderá impactar a ciclagem de nutrientes nos ecossistemas adjacentes. Neste local de floresta Atlântica submontana o fluxo de N na transprecipitação foi 3 - 7 vezes maior que a carga critica empírica para florestas tropical e subtropical húmidas. / Tropical regions are currently experiencing changes in the qua ntity and form of N deposition as a result of urban and industrial pollution. The sources and sinks for these pollutants have, to date, been little s tudied. In this work were examined atmospheric N inputs to coastal urban region and montane (400 m and 10 00 m) Atlantic Forest sites in Rio de Janeiro state, from August 2008 to August 2009. Concentrations of t otal dissolved nitrogen ( NTD ), dissolved inorganic nitrogen ( NID = NH 4 + + NO 3 - + NO 2 - ) and urea were measured in bulk precipitation at all sampling si tes, as well as canopy throughfall - rainwater that has passed through the forest canopy - in the lower montane forest plot. Total dissolved nitrogen was analized by oxidation with potassium persulphate. Ammonium (NH 4 + ) and nitrite (NO 2 - ) were determined b y Indophenol Blue and by diazotization spectrophotometric methods , respectively . Nitrate (NO 3 - ) was analyzed by cadmium reduction follow ed by spectrophotometric method after cadmium reduction column method for throughfall samples. In bulk deposition sample s, NO 3 - was analized by chromatographer method . Urea was determined spectrophotometrically by diacetilmonoxime method. Dissolved organic nitrogen (DON) was calculated as the difference between TDN and DIN. Annual volume - weighted mean bulk concentrations of all species were higher at the coastal urban than montane forest s sites, with DON accounting for 32 to 56% and 26 to 32%, respectively, of the TDN concentration in precipitation. Bulk deposition of TDN ranged 12.1 to 17.2 kg N ha - 1 yr - 1 and tended to dec rease with increasing distance from the coastal urban region. In the lower montane forest, t hroughfall TDN flux, 34.3 kg N ha - 1 yr - 1 , was over 2 - fold higher than bulk TDN deposition, and DON comprised 61% of the total N deposited to forest soil. The qual ity of DON also changed upon passage through the forest canopy; urea comprised 27% of DON in throughfall compared to up to 100% in bulk precipitation. Despite marked seasonal differences in water input, significant differences in bulk or throughfall N dep osition between wet and dry seasons were not detected. Our findings show that DON is an important, yet understudied, component of TDN deposition, comprising one - third to greater than one - half of the N deposited in rainfall and throughfall. Further, incre asing N pollution in expanding urban areas in the tropics could impact N cycling in adjacent ecosystems. In this lower montane Atlantic Forest site, the total throughfall N flux was 3 - 7 fold higher than the empirical critical load for tropical and subtrop ical humid forests

Submitted by Felipe Lapenda (felipe.lapenda@ufpe.br) on 2015-03-05T12:40:19Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Luís Augusto Vital.pdf: 2609663 bytes, checksum: 87ab7119748501b975cec35c4aac55ef (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-05T12:40:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Luís Augusto Vital.pdf: 2609663 bytes, checksum: 87ab7119748501b975cec35c4aac55ef (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia de Pernambuco / O clima urbano é uma associação entre os sistemas climático e social, sendo assim uma convergência que possui uma variabilidade muito alta nas abordagens e análises. O objetivo desse estudo se dirigiu a observar e analisar, a partir de diferentes paisagens urbanas, comparativamente, como os elementos de temperatura e umidade variaram no espaço e tempo e em diferentes momentos sazonais de insolação: primavera e inverno. Foram utilizados dois sensores mecânicos, separados em transecto, para a obtenção dos valores de temperatura e umidade. Dessa forma, foi necessária a utilização de dois métodos de coleta para, posteriormente, comparar com dados da estação INMET, na cidade do Recife. O primeiro transecto, composto de três pontos, localizou-se no município de Olinda, em uma área residencial, o segundo, também composto em três pontos, localizou-se na cidade do Recife, precisamente ao longo da Av. Dantas Barreto, área comercial. No primeiro transecto foi utilizado o sensor HT-500 com datalogger. Os resultados demonstraram que no transecto 1, o padrão de temperatura e umidade foi mais estável em ambas as estações, pois a configuração espacial não variou muito de ponto a ponto, pois estavam dentro de residências e sob sombras. Observado nos dois momentos de insolação, o primeiro transecto, relativo a paisagem residencial, revelou-se que suas temperaturas são mais amenas, muito embora a variação não esteve tão alta na comparação. Em valores médios, para o inverno, o transecto 1 ficou em 27,1 ºC e 73,1 % e na primavera de 29,3 ºC e 71,3 %. Em relação ao segundo transecto, a média no inverno foi de 28,2 ºC e 65,5 % e na primavera 30,3 ºC e 64,8 %. Sendo assim, as diferenças médias sazonais nos dois transectos respectivamente foram de: 2,2 ºC/1,8 % e 2,1 ºC/ 0,6%. Portanto, concluiu-se que a partir das paisagens urbanas, entre o residencial e comercial, temos uma diferença térmica que traduz a indução do uso de solo para tais atividades e que isso reflete diretamente no microclima urbano. Em relação às médias, define-se apenas como amostra de um padrão utilizado para demonstrar tais fatos, porém é sabido que quanto menor o fracionamento da escala de tempo e espaço as variações serão maiores, as médias escondem esse tipo de escala e estabiliza tais variações em outras linhas com menos flutuações.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / La cartografía climática es de interés científico, económico y ambiental. En el caso de Chile, actualmente se encuentra dispersa, en escala inapropiada o no disponible en formato digital. Esta se ha generado a partir de diferentes áreas, y elaborado tradicionalmente mediante la interpolación de datos de estaciones meteorológicas, usando métodos lineales o trazado experto de isolíneas. Los métodos lineales están limitados debido a su naturaleza (Lam, 1983; Dowd, 1994), en cambio el trazado isolíneas se ve limitado por el conocimiento de la zona. Actualmente las Redes Neuronales Artificiales (RNA) buscan superar estas limitaciones, y poseen la ventaja de ser funciones no lineales con capacidad de aprendizaje. Este estudio es sobre la elaboración de cartografía climática de temperatura media mensual (TMM) y precipitación media mensual (PMM) de la Región del Libertador General Bernardo O’Higgins, mediante el uso de RNA. Para este fin se hizo usó de información de TMM y PMM de estaciones meteorológicas, la que se complementó con información fisiográfica (Latitud, Longitud, Altitud, Exposición, Pendiente, Vegetación, Distancia de la costa). Esto sirvió de insumo para los modelos topoclimáticos mensuales de RNA multicapa del tipo “feed-forward”. Cada mes contó con tres modelos, diferenciados en la cantidad variables usadas. El primer escenario descartó variables mediante análisis stepwise, dejando aquellas que fueron significativas para elaborar modelos mensuales (SimSTEP). El segundo usó todas las variables fisiográficas (SimE7), y el tercero sólo tomó en cuenta latitud, longitud y altitud (SimE3). Posteriormente estos modelos fueron comparados con un modelo global (WorldClim). Los tres modelos, mostraron una alta correlación con los datos de estaciones meteorológicas (R2 entre 70% y 92%), dando cuenta de una buena habilidad de generalización (R2 de 70% en promedio para el subgrupo de validación). La espacialización de los datos mostró una estrecha relación de las variables de entrada y la representación cartográfica, y la distribución espacial de las estaciones. Al comparar con WorldClim, SimE3 mostró una mayor similitud visual y numérica. Las RNA son una herramienta útil para estudios ambientales. Pero al igual que otro tipo de modelos se ven limitados por los datos, en este caso la baja densidad de estaciones fue relevante en la representación cartográfica. / Climate Mapping has scientific, economic and environmental relevance. In Chile, the information is currently scattered, in inappropriate scale or not available in digital. Usually generated from different areas, and traditionally made by interpolating weather data by linear methods or expert knowledge. The linear methods are limited due to his nature (Lam, 1983; Dowd, 1994); and expert contours are limited by the knowledge of the area. Currently Artificial Neural Networks (ANN) tries to overcome these limitations, have the advantage of being nonlinear functions with learning ability. This study is about climate mapping monthly mean temperature and precipitation (MMT and MMP) in the Region of Libertador General Bernardo O'Higgins, using ANN. MMT and MMP Information was gathered from meteorological stations and completed with physiographic data (latitude, longitude, altitude, exposure, slope, vegetation, coast distance). This information was used as input for monthly models of topoclimate ANN multilayer feed-forward. Each month had three models, with different variables. The first model discriminate significant variables using a stepwise analysis (SimSTEP), second model used all physiographic variables (SimE7), and the third model used latitude, longitude and altitude (SimE3). These models were compared with a global model (WorldClim). These models showed high correlation with the weather stations data (R2 between 70% and 92%), and good generalization ability (R2 over 70% average in validation subgroup). Spatialized data showed close relationship with input variables and cartographic representation and the station spatial distribution. These models were compared with Worldclim, SimE3 showed a visual and numerical the best similarity. ANNs area useful tool for environmental and interpolation studies. However like other models are limited by the data density, in this case the low density of stations in the study area.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The PBL is the region on the troposphere characterized by existence of turbulence (BUSINGER, 1981). Turbulent flow is that when the fluctuations of the variables that describe the flow are amplified in time and space (LANDAU; LIFSHITZ, 1959). The study of the planetary boundary layer (PBL) through the computational fluid dynamics, particularly the large eddie simulation (LES) is an important tool and driven by constant improvement of computing resources. The use of numerical simulations has some advantages over other techniques because it gives a full description of the vertical extent of the PBL. However, it also shows its limitations by simplifications in the equations solved and approximations of numerical methods. The technique employed in the construction of LES models utilizes the volumeavarege to solve the equations of motion for a particle of fluid. With this procedure is expects to solve these equations for large eddies, in which it is believed to be the most turbulent kinetic energy. We solved this scale. Therefore, we solve the scales associated to the large eddies. The rest of the turbulent scales, that is, the smaller scales are approximated by a subfilter or subgrid model. The separation between the scales resolved and subfilter is made by a process of filtering. The width of this filter is directly related to resolution of the grid computing. In this work we establish a comparison between the results obtained from the Moeng s LES model (MOENG, 1984) with experimental data obtained in the PBL. In addition, are accomplished comparisons with results from other models. Futhermore, were generated turbulent statisticals, which describe the flow in approch based on the turbulent statistical theory. To perform this task, were used for initial conditions and forcing the surface to a good weather day at the experimental site of Candiota. The performance of the LES model to reproduce the experimental data was considered satisfactory. However, the model was less effective in simulating the turbulent night. For this period is necessary a higher resolution grid. / A CLP é a região da troposfera caracterizada pela existência da turbulência (BUSINGER, 1981). Um escoamento turbulento é aquele no qual as flutuações das variáveis que descrevem o escoamento são amplificadas no tempo e no espaço (LANDAU; LIFSHITZ, 1959). O estudo da camada limite planetária (CLP) através da dinâmica de fluidos computacional, sobretudo a simulação dos grandes turbilhões (LES), é uma ferramenta bastante empregada e impulsionada pelo constante aprimoramento dos recursos computacionais. O uso de simulações numéricas apresenta algumas vantagens em relação a outras técnicas pois fornece uma descrição completa da extensão vertical da CLP. No entanto, também apresenta suas limitações através de simplificações nas equações resolvidas e aproximações dos métodos numéricos. A técnica empregada na construção do modelo LES consiste na utilização de médias de volume para resolver as equações de movimento para uma partícula de fluido. Com isto espera-se resolver estas equações para os grandes turbilhões, nos quais acredita-se estar a maior parte da energia cinética turbulenta. Chamamos esta escala de resolvida. O restante das escalas, ou seja, as menores escalas do escoamento são aproximadas por um modelo de subfiltro ou subgrade. A separação entre as escalas resolvidas e de subfiltro é realizada por um processo de filtragem. A largura deste filtro está diretamente relacionada a resolução da grade computacional. Neste trabalho propõem-se uma comparação entre os resultados obtidos a partir do modelo LES de Moeng (MOENG, 1984) com dados experimentais obtidos na CLP. Além disto, são realizadas comparações com resultados de outros modelos. Adicionalmente, foram geradas estatísticas turbulentas, que descrevem o escoamento em uma aproximação baseada na teoria estatística da turbulência. Para isso foram utilizadas condições iniciais e forçantes de superfície para um dia de bom tempo do sítio experimental de Candiota. O desempenho do modelo LES em reproduzir os dados experimentais foi considerado satisfatório. Entretanto o modelo se mostrou menos eficaz em simular a turbulência noturna. Para tal período se faz necessária uma maior resolução de grade.