Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, 2004. / Submitted by Lilian M. Silva (lilianmadeirasilva@hotmail.com) on 2013-04-19T22:49:03Z No. of bitstreams: 1 Elementos da Variabilidade Climática no Extremo Sul do Brasil, no Período de 1990 a 2001..pdf: 17940864 bytes, checksum: 36cb3aef5938e868c38a69767e658fa2 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-10T18:09:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Elementos da Variabilidade Climática no Extremo Sul do Brasil, no Período de 1990 a 2001..pdf: 17940864 bytes, checksum: 36cb3aef5938e868c38a69767e658fa2 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-10T18:09:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elementos da Variabilidade Climática no Extremo Sul do Brasil, no Período de 1990 a 2001..pdf: 17940864 bytes, checksum: 36cb3aef5938e868c38a69767e658fa2 (MD5) Previous issue date: 2004 / A variabilidade climática,por exercer grande influência nas civilizações ao longo do tempo, tem atraído a atenção dos pesquisadores contemporâneos que buscam o desenvolvimento de modelos climáticos que consigam reproduzi-la. O objetivo deste estudo é a determinação dos sistemas atmosféricos que causam maior variabilidade climática no extremo sul do Brasil, a fim de prover informações para a elaboração futura de um modelo climático regional. Paratanto, empregou-se a transformada de ondeleta a dois conjuntos de dados, um medido na estação meteorológica convencional situada a 32º04’S e 52º10’W, no período de 1º de janeiro de 1990 a 19 de março de 2001, e outro medido em uma bóia de fundeio localizada aproximadamente a 32º54’S e 50º48’W no oceano Atlântico sudoeste, no período de 1º de junho de 2001 a 8 de maiode 2002. Observou-se que a maior variância de ondeleta em todas as variáveis atmosféricas esteve associada ao ciclo anual, com exceção das componentes zonal e meridional da velocidade do vento e da precipitação. Nestas três variáveis a maior energia foi relacionada à passagem de massas de ar e a formação de sistemas frontais e estes sistemas, por sua vez,assumiram maior importância quando o ciclo anual foi descontado das demais variáveis. Portanto, pode-se inferir que o ciclo anual é o responsável pela maior parte da variabilidade climática no extremo sul do Brasil juntamente com as massas de ar e sistemas frontais. Entretanto, o clima desta região também é afetado pelas oscilações de Madden-Julian, bloqueios atmosféricos e fenômeno El Niño-Oscilação Sul. A associação dos períodos observados na transformada de ondeleta com os eventos atmosféricos foi possível devido a grande eficiência desta metodologia em decompor os sinais em ambos os domínios de tempo e escala. / Climate variability has called the attention of contemporary researchers due to the fact that it exerts large influence on the civilizations throughout time. The development of climatic models aims at reproducing it. The purpose of this study is to establish the atmospheric systems which cause the largest climate variability in the extreme south of Brazil,in order to provide information for the future elaboration of a regional climate model. The wavelet transform was applied to two sets of data: one measured in the conventional meteorological station located at 32º04’S and 52º10’W, from January 1st, 1990 to March 19th, 2001, and the other one measured on a buoy approximately at 32º54’S and 50º48’W in the southwestern Atlantic, from June 1st, 2001 to May 8th, 2002. The largest wavelet variance in all atmospheric variables was associated with the annual cycle, except the zonal and meridional components of the wind velocity and precipitation. In these three ones, the largest variance was related to the passage of air masses and the frontal systems formation. When the annual cycle was subtracted from the series, the largest energy was associated with the passage of air masses and the frontal systems formation. Therefore, it could be inferred that the annual cycle is responsible for most of the climate variability in the region along with the air masses and the frontal systems. However, the climate in this region is also affected by Madden-Julian oscillation, atmospheric blocking, and the El Niño – Southern Oscillation. The wavelet transform is a powerful metodology for signal decomposition, because itallows determining the periodicity and the temporal location of the phenomena. Thus, an association with atmospheric events can be accomplished.

A presente dissertação de mestrado reflete o resultado da pesquisa realizada para testar a hipótese de que a alocação do ônus das ações para mitigação das mudanças climáticas entre as atividades econômicas deve considerar as respectivas emissões para efetivar os ditames constitucionais e os dispositivos da Lei Federal nº 12.187, de 29 de dezembro de 2009 (Política Nacional sobre Mudança do Clima). Confirmada a hipótese de pesquisa, esta dissertação apresenta os critérios para alocação de metas diferenciadas de redução de emissões de Gases de Efeito Estufa entre setores e fontes emissoras individuais, revelados pela doutrina e aplicados nas experiências internacionais de cap-and-trade. Por fim, verifica se os Planos Setoriais de Mitigação e de Adaptação às Mudanças Climáticas, publicados em suas versões preliminares e finais, adotam os critérios identificados pela pesquisa. / This essay presents the outcome of a research that sought to put in test the hypothesis that the allocation of the burden of climate change mitigation actions among business sectors shall take into consideration the respective associated emissions in order to comply with the Federal Constitution and the Federal Law N. 12, 187 passed on December 29, 2009 (National Policy on Climate Change). Once the hypothesis is confirmed, this essay presents the criteria for allocating differentiated Greenhouse Gases emissions reduction targets among business sectors and individual emissions sources, as they are revealed by the doctrine and applied by international experiences on cap-and-trade mechanisms. Finally, this essay verifies whether the Sectorial Plans on Climate Change Mitigation and Adaptation, as published in their preliminary and definitive versions, adopt the criteria identified in the research.

Esta dissertação trata da história e características do Protocolo de Kyoto (PK), seguido do estudo do valor, das perspectivas e da efetividade do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), definido pelo Artigo 12 daquele Protocolo à Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (CQNUMC). Nesse propósito, foram desenvolvidas análises conceituais das pretensões, possibilidades, valor e mesmo das equivocações do MDL. A grande importância desse instrumento acaba demonstrada que não é o seu objetivo primeiro, de auxilio nos compromissos dos países desenvolvidos (PDs), mas sim as diversas vantagens que promove para os países em desenvolvimento (PEDs). Esse instrumento de flexibilização, que foi concebido para auxiliar o cumprimento das obrigações (redução das emissões de CO2) dos países desenvolvidos (PDs) no Protocolo, pode ir muito além, com projetos de desenvolvimento sustentável (social, econômico, étnico, cultural, técnico e ambientalmente) adequados e favorável aos PEDs. Seus projetos podem e deve travar um bom combate à pobreza, o que garante também um avanço correto na perseguição do controle das causas e efeitos das mudanças climáticas. O MDL permeia todas essas questões e constitui o instrumento já presente e de conscientização, para trazer a necessária capacidade financeira e tecnológica do Norte ao encontro do Sul para que todas essas pretensões possam ocorrer. / This paper deals with the history and characteristics of the Kyotos Protocol (KP), followed by the values study about the prospects and effectiveness of the Clean Development Mechanism (CDM), as defined by the 12th Article of the Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). In this purpose, conceptual analyses were developed about the objectives, possibilities, values and even mistakes of the CDM. The great importance of this instrument had been demonstrated that it is not its first objective to help the commitments of the developed countries, but the many advantages that promotes to the developing countries. This instrument of facility, which was conceived to assist the fulfillment of the obligations (reducing CO2 emissions) of developed countries in the Protocol, can go far beyond, with sustainable development projects (social, economic, ethnic, cultural, technical and environmentally) appropriated and favorable to developing countries. Their projects can and should fight against poverty, which also ensures a correct advance in pursuit of the causes and effects control of the climatic changes. The CDM permeates all these issues and is the instrument already present and of awareness, to bring the necessary financial and technological capacity from the North to the South, allowing these claims occur.

Esta pesquisa tem como objetivo avaliar a relação existente entre o comportamento anual dos oceanos e o da vazão na Bacia do Rio São Francisco, Brasil, para o período de 1968 a 2004. Foram construídos modelos de regressão linear múltipla para simular o valor da vazão anual em Ponte da Taquara, Alto São Francisco, com base em índices climáticos e no valor médio da Temperatura da Superfície do Mar (TSM) em áreas específicas dos oceanos Pacífico e Atlântico. Os índices climáticos considerados foram a Oscilação Decadal do Pacífico (ODP), Indice de Oscilação Sul (IOS) e anomalias de TSM nas regiões de Niño. Os padrões oceânicos de correlação linear entre a TSM do Pacífico e a vazão dos postos do Alto São Francisco e o Médio São Francisco, indicam valores positivos em toda a costa oeste da América do Norte e do Sul e região equatorial e fortes sinais negativos na costa leste da Ásia e Austrália. Este padrão é bastante semelhante ao padrão espacial do primeiro modo obtido pela aplicação de análise multivariada à TSM no Oceano Pacífico, que é associado à Oscilação Multidecadal do Pacífico. A consideração de defasagem mensal no cálculo do coeficiente de correlação linear entre os valores de vazão e TSM indicam que a TSM dos meses mais próximos ao da vazão têm maior potencial para serem considerados como seus preditores. Observa-se a diminuição da correlação linear entre TSM do Pacífico e a vazão dos postos do Médio e Baixo São Francisco em relação aos postos do Alto São Francisco. O que sugere que o Oceano Pacífico apresenta maior influência na variabilidade da vazão nos postos localizados mais ao sul da Bacia do São Francisco. Por outro lado, observa-se o aumento dos valores do coeficiente de correlação linear no Atlântico Sul principalmente para a vazão dos postos do Médio e Sub-Médio, indicando possivelmente a maior influência do Oceano Atlântico na vazão de postos localizados mais a nordeste da bacia hidrográfica considerada. O padrão oceânico indicado pelos valores de correlação linear entre a TSM e os postos do Sub- Médio São Francisco indica a presença de um dipolo meridional, com anomalias negativas e positivas na bacia do Atlântico Sul tropical e subtropical. O IOS e ODP apresentam maior valor de correlação para a vazão observada no Alto e Médio São Francisco. As regiões selecionadas nos oceanos Pacífico, Atlântico e Índico e os índices Niño1+2, Niño 3 e Niño 4 para a construção do modelo linear para a simulação da vazão anual suavizada explicam 96% da variância total da vazão. No caso da vazão sem suavização as variáveis selecionadas pelo modelo elaborado explicam 52% da variância total. O padrão atmosférico anômalo associado aos dois primeiros subperíodos da vazão em Ponte da Taquara, de 1968 a 1978 e de 1979 a 1988, caracterizados em média por anomalias negativas e positivas, respectivamente, apresenta condições atmosféricas específicas às anomalias observadas da vazão. Em geral, anomalias negativas (positivas) de vazão em Ponte da Taquara são acompanhadas por ODP negativa, com anomalias negativas (positivas) de TSM no Pacífico Equatorial. / This research concerned to propose a valuation about the relationship between annual oceanic behavior and river outflow at São Francisco Hydrographic Basin, in Brazil, for the period from 1968 to 2004. Linear model based on multiple regression were built for annual river outflow at Ponte da Taquara, located at High São Francisco sub-basin. Climatic indexes and Sea Surface Temperature (SST) averages for selected areas over Pacific and Atlantic oceans were taken as independent variables in the modeling. Pacific Decadal Oscillation (PDO), Southern Oscillation Index (SOI) and SST anomalies at the Niño regions were also considered as independent variables in the modeling. The specific oceanic areas were selected through linear correlation calculation between river outflow at High São Francisco and SST. Oceanic patter represented by linear correlation between Pacific SST and river outflow at High São Francisco and Medium São Francisco shows positive values throughout the west coast of North and South America and the equatorial areas and, high negative values at oceanic areas to the east of Asia and Australia. This patter is quite similar to that obtained as the first mode of multivariate analysis applied over Pacific basin, and is related to the PDO. The consideration of temporal lag between SST river outflow monthly values showed that the smaller interval provide the best linear correlation. Linear correlation patter over Pacific is more significant for river outflow observed at the southern area of São Francisco Basin in relation to those located at northern areas. This aspect suggests that Pacific Ocean plays a more significant role to determination of river outflow observed at the south of the hydrographic basin. On the other hand, linear correlation values are greater at South Atlantic when river outflow for Sub-Medium São Francisco is considered. This result suggests that South Atlantic Ocean can play a greater role for the determination for climatic variability for river outflow observed at northern areas of São Francisco Basin. The oceanic correlation pattern for South Atlantic Ocean also shows a dipole mode, between tropical and subtropical latitudes, for fluvial stations located at the northern areas of the hydrographic basin. SOI and PDO present greater correlation values for river outflow observed at High and Medium São Francisco Basin. Ocean Pacific, Atlantic and Indian and the indexes Niño1+2, Niño 3 e Niño 4 variables, selected for the linear model elaboration to river outflow simulation, explain 96% of the total variance. In the case of not smoothed data, the variance explained by the linear model is equal to 52%. The atmospheric averaged patterns for the considered two first subperiods, from 1968 to 1978 and from 1979 to 1988, that are characterized by negative and positive river outflow anomalies at High São Francisco, present atmospheric conditions closely related to the observed river outflow anomalies. In general, river outflow negative (positive) anomalies at High São Francisco are related to negative PDO and SST negative anomalies (positive) at equatorial Pacific.

Nos últimos anos, tem-se observado que na RMSP o ozônio troposférico foi o poluente responsável pela maior parte das ultrapassagens dos padrões de qualidade do ar estabelecidos pela CETESB. Supõe-se que diferentes padrões atmosféricos possam interferir nas concentrações de ozônio, devido à influência na variabilidade da concentração de poluentes, já estudada, e devido ao fato deste poluente ser formado pela interação entre seus precursores e a radiação solar. Dados horários de ozônio, provenientes de 17 estações da rede de monitoramento de poluentes da CETESB, foram utilizados para a construção de séries de médias anuais, mensais e diárias. O ciclo sazonal médio do ozônio, para a região de estudo, indicou um máximo em meados da primavera e mínimo no final do outono, o que é fortemente influenciado pelo ciclo médio de radiação solar e cobertura de nuvens. As estações situadas em áreas com reduzida atividade urbana e longe do centro da mancha urbana apresentaram ciclo sazonal mais bem definido e concentrações sobremaneira mais altas, sugerindo que as concentrações absolutas e o ciclo sazonal do ozônio sejam influenciados pelo uso do solo no entorno da estação. Os meses com anomalias positivas e negativas intensas de ozônio foram selecionados, e as anomalias climáticas e os padrões atmosféricos predominantes em alguns destes meses foram analisados, em escala mensal e diária. Os resultados indicaram, na análise dos padrões atmosféricos mensais e de evolução diária, que as anomalias positivas de ozônio estiveram associadas a anomalias positivas de radiação solar e, negativas de umidade relativa, o que foi resultante da variabilidade dos sistemas atmosféricos atuantes em escala sinótica que contribuíam para o aumento da divergência em superfície, tais como os anticiclones na retaguarda de sistemas frontais, o anticiclone do Atlântico Sul, e VCANs provenientes do NE do Brasil. Para os meses com anomalias negativas, verificou-se maior frequência ou intensidade dos sistemas frontais, em comparação ao valor médio climatológico para a região, bem como anomalias positivas de nebulosidade e aumento da atividade convectiva, associada, algumas vezes, à ocorrência da ZCAS. Além disso, verificou-se que a maioria dos meses com anomalias negativas de ozônio foram também precedidos por meses com anomalias negativas, próximas de zero, ou períodos com tendência de queda da concentração. / In the past few years, tropospheric ozone has been noticed to exceed the states environmental agency (CETESB) air quality standards more than any other air pollutant in the Sao Paulo Metropolitan Area (SPMA), Brazil. Its assumed that different atmospheric patterns are responsible for different impacts on ozone concentrations, due to already known phenomena concerning atmospheric variability and air pollutants, but also to the fact that this specific pollutant is formed at surface level through interactions between its precursors and incoming shortwave solar radiation. Ozone hourly data from 17 CETESB air quality network stations were used to calculate annual, monthly and daily averages. The seasonal cycle observed for the area of study indicated a middle spring maximum and late autumn minimum, both visibly influenced by mean seasonal solar radiation and cloud covering cycles. Stations located in areas away from the urban center or with lesser urban activity showed a well characterized seasonal cycle and higher concentrations in general, thus suggesting that ozone absolute concentrations and its seasonal cycle are somewhat linked to the predominant land use in the stations surroundings. Months with intense positive and negative ozone anomalies were selected, and climatic anomalies and atmospheric patterns were evaluated in some of these months in the monthly and daily time scale. Results from the monthly atmospheric pattern analysis and daily variability analysis point out that positive ozone anomalies were associated with solar radiation positive anomalies and relative humidity negative anomalies, resulting from synoptic-scale variability of atmospheric systems that contributed to air divergence strengthening at surface level, such as high-latitude anticyclones that followed frontal systems, the Southern Atlantic semipermanent anticyclone and Upper Level Cyclonic Vortexes from Northeastern Brazil. For months displaying anomalous negative behaviour, a higher than average frequency or intensity of frontal systems was observed for the region, as well higher cloudiness and increased convective activity, sometimes associated with the ZCAS (Southern Atlantic Convergence Zone). Besides that, it was perceived that most months with ozone negative anomalies were preceded by months already showing negative anomalies, or either way, a decreasing tendency on concentrations.

O objetivo deste estudo foi analisar a variabilidade climática espectral da temperatura da superfície do mar, TSM, global associada a oscilações de 1-12 meses, 1-2 anos, 2-4 anos, 4-8 anos e 8-12 anos, entre1854 e 2014, e, as possíveis relações com a variabilidade climática na América do Sul. A análise espectral da TSM foi obtida com a aplicação da técnica de ondeletas a dados mensais. Em termos globais, as bacias tropicais do Pacífico Norte e Sul apresentam os sinais mais intensos da variância de TSM, em todas as faixas espectrais consideradas, e, portanto, valores mais próximos da média global para os trópicos, indicando a importância do oceano Pacífico no clima global. Nesta ordem, as bacias do Pacífico Sul, Pacífico Norte, Atlântico Norte, Indico e Atlântico Sul apresentam valores decrescente de variância da TSM. A análise da tendência linear ao longo do período considerado mostra que, globalmente, fenômenos tropicais com oscilações nas escalas de frequências mais altas, 1-12 meses, 1-2 anos e 2-4 anos, têm apresentado decréscimo de energia e que fenômenos com oscilações nas escalas de frequências mais baixas, 4-8 e 8-12 anos, têm apresentado aumento de energia, o que sugere a troca de energia entre fenômenos de alta e baixa frequência . As oscilações de 2-4 anos e de 4-8 anos na região equatorial do Pacífico são as que apresentam os maiores valores de energia, em especial nas regiões de Ninõ1+2, Niño3, Niño3.4 e Niño4. Os resultados permitem verificar que eventos fortes de El Niño sempre estiveram associados a sinais intensos da variância de TSM nas faixas espectrais de 2-4 anos e 4-8 anos e que os eventos mais fracos de El Niño estiveram associados à faixa de oscilações mais rápidas, 1-2 anos. O início do aumento do valor da variância de TSM para oscilações de 2-4 anos e 4-8 anos na região equatorial do Pacífico apresenta, em todos os casos, antecedência significativa em relação à ocorrência de um evento de El Niño forte, indicando a possibilidade de usar este sinal como preditor da ocorrência de eventos quentes de ENOS. A associação entre a variabilidade da variância espectral de TSM e a variabilidade climática na América do Sul foi verificada com base nos dados precipitação do GPCC, dados de vento das reanálises I e II do NCEP-NCAR e da reanálise do JRA-55. A análise de ondeletas da TSM tropical para a faixa de oscilações de 4-8 anos possibilitou a divisão do período todo em fases distintas: fases positivas, 1948 a 1960 e 1982 a 2003 e fases negativas, 1961 a 1981 e 2004 a 2014. Observou-se que as fases positivas e negativas apresentam um padrão bipolar da precipitação entre as regiões nordeste e sudeste da América do Sul, o que está associado a anomalias contrárias da circulação atmosférica em altos e baixos níveis sobre a região central do continente, constituindo um resultado inédito na área de climatologia. As fases positivas da variância de TSM para oscilações de 4-8 anos estão associadas a anomalias negativas e positivas de precipitação, respectivamente, sobre as regiões nordeste e sudeste da América do Sul enquanto que as fases negativas estão associadas a padrões contrários. O padrão do 4º modo da Análise de Componentes Principais aplicada aos dados de vento em 200 hPa contribui para explicar fisicamente o padrão bipolar da precipitação observado no setor leste do continente na escala decadal, por meio da propagação de ondas de baixa frequência entre o Pacífico Sul e a América do Sul. / The aim of this study is to analyze the global SST spectral climate variability for 1-12 month, 1-2 year, 2-4 year, 4-8 year, and 8-12 year oscillations, in the period from 1854 to 2014, and the possible relations with the climatic variability in South America. The spectral analysis of SST was obtained with the application of the wavelet technique to the monthly data. In global terms, the North and South Pacific basins show the most intense signs of SST variance in all the spectral ranges considered, and therefore, values closer to the global average, indicating the importance of the Pacific Ocean in the global climate. Then, in order of importance, come the basins of the South Pacific, the North Pacific, the North Atlantic, the Indian Ocean and the South Atlantic. The analysis of the linear trend throughout the period considered shows that globally within the tropical range, phenomena with oscillations in the scales of higher frequencies, 1-12 months, 1-2 years, and 2-4 years, have decreased energy and that phenomena with oscillations at lower frequency scales, 4-8 and 8-12 years, have presented increased energy through the course of time, suggesting energy exchange between high frequency phenomena and low frequency phenomena. The 2-4 year and 4-8 year oscillations in the equatorial Pacific region are those with the highest energy values, especially in the Nin1 + 2, Niño3, Niño3.4 and Niño4 regions. It is also possible to verify that strong El Niño events have always been associated with intense SST variance signals in the 2-4 year and 4-8 year spectral bands, and the weaker El Niño events were associated with the 1-2 year spectral bands. The beginning of the increase in the SST variance value for 2-4 year and 4-8 year oscillations in the equatorial region of the Pacific presents, in all cases, significant antecedence in relation to the occurrence of a strong El Niño event, indicating the possibility of using this signal as a predictor of the occurrence of hot ENSO events. The association between SST spectral variance variability and climatic variability in South America was verified based on GPCC precipitation data and wind data from NCEP-NCAR I and II reanalyses and of the JRA-55 reanalysis. The analysis of tropical SST wavelets for the 4-8 year oscillation range allowed the division of the whole period into distinct phases: positive phases, 1948 to 1960 and 1982 to 2003; and negative phases, 1961 to 1981 and 2004 to 2014. It was observed that positive and negative phases present a bipolar precipitation pattern between the Northeast and Southeast regions of the AS, which is associated with anomalies of atmospheric circulation at high and low levels over the central region of the continent, which is an unprecedented result area of climatology. The positive phases of the SST variance for 4-8 year oscillations are associated with negative and positive precipitation anomalies respectively over the northeast and southeast regions of South America while the negative phases are associated with contrary precipitation patterns. The 4th mode pattern of the Principal Component Analysis applied to wind data at 200 hPa contributes to physically explaining the bipolar pattern of precipitation observed in the eastern sector of the continent on the decadal scale by propagating low frequency waves between the South Pacific and South America.

A atividade agrícola é essencialmente importante para o estado do Paraná, onde a região deste estudo é a porção Norte e Noroeste, representadas pelos municípios de Cambé e Mirador. Regiões estas localizadas sob solos distintos, argilosos e arenosos, respectivamente. Nessas se destacam o cultivo da cana-de-açúcar, objeto deste estudo, por apresentar condições climáticas mais favoráveis ao seu ciclo vegetativo, que tem duração que varia de 12 a 18 meses. Sendo a variabilidade dos controles do clima um fator influenciador principalmente da sua produtividade. Essa cultura exige duas estações meteorológicas bem definidas, uma quente e úmida no estádio de desenvolvimento vegetativo e outra seca ou fria no estádio de maturação. As necessidades térmicas e hídricas são em torno de 20º a 30º C e em torno de 1000 milímetros. Assim, esta tese teve por objetivo determinar a relação entre a variabilidade térmica, hídrica e produtividade do cultivo da cana-de-açúcar para o período de 1981/82 a 2005/06. Os procedimentos metodológicos destinaram-se a evolução espaço-temporal da cana-de-açúcar; à dinâmica climática dos controles chuva e temperatura; à contabilização do Balanço Hídrico (BH Normal, Sequencial e de Cultura) para EXC, DEF, e Extrato do BH; e à correlação dos dados climáticos com a produtividade da cana-de-açúcar. Os dados de chuva e temperatura, período de 30 anos, foram fornecidos pelo IAPAR. Os dados de produção da cana-de-açúcar foram obtidos por meio do PAM/IBGE para um período de 17 anos para todos os municípios paranaenses e por meio dos anuários de produção agrícola do IBGE para um período de 25 anos apenas para os municípios de Cambé e Mirador. Os dados de produtividade foram submetidos à verificação da tendência tecnológica. Os dados de clima foram mensurados por meio das médias aritméticas do período, anual e mensal e juntamente com os dados de produtividade efetuaram-se análises dos desvios em relação à média e análise de correlação e regressão. Por meio desses procedimentos identificou-se que a evolução espaço-temporal da produtividade nos anos de 1990 a 2006, analisada de quatro em quatro anos em escala de mesorregiões, microrregiões e municípios, apresentaram maiores produtividades no ano de 1998 seguido de 2002. As médias das produtividades foram de 82,4 ton/ha em Cambé e de 76,2 ton/ha em Mirador. As médias de chuvas foram de 1604,0 mm em Cambé e de 1485,0 mm em Mirador. As temperaturas médias variaram de 21,0º C em Cambé e de 22,2º C em Mirador. Com a análise dos desvios em relação à média obteve-se para Cambé, que o percentual de anos com desvios coincidentes entre a variável hídrica (chuva e EXC) versus produtividade esteve entre 66,0% a 76%. E para a DEF versus produtividade o percentual foi de 36,0% a 44,0%. Em Mirador esses valores ficaram entre 40,0% a 60,0% para a variável hídrica e produtividade e entre 28,0% a 48,0% para DEF e produtividade. A correlação entre os dados das variáveis analisadas foi significativa ao nível de 5% e 10% para: chuva e produtividade; DEF no estádio de maturação (BH Sequencial) e produtividade; EXC e DEF no estádio de desenvolvimento (BH de Cultura); temperatura na série temporal estudada em anos de La Niña e em anos ENOS (BH Cultura) em Cambé; em Mirador a correlação significativa para EXC do BH Sequencial Decendial para o período de vinte e cinco anos e para DEF do BH Cultura em anos de La Niña no estádio de desenvolvimento. A temperatura apresentou correlação significativa na série temporal (BH Cultura) no estádio de Estabelecimento e para anos ENOS (BH de Cultura) nos estádio de Estabelecimento em EL Niño e desenvolvimento em La Niña. Assim, anos com chuva acima da média (El Niño) e anos com chuva na média do período (Neutro), apresentam correlação pouco significativa com a produtividade da cana-de-açúcar que em anos com chuva abaixo da média (La Niña). / Agricultural activity is essentially very important to the state of Paraná. The study area of this work is located in the north and northwest region (municipalities Cambé and Mirador, respectively). The former has basalt soil and the latter has Caiuá sandstone soil. The cultivation of sugarcane, the object of this study, predominates due to climatic conditions that are favorable to its vegetative cycle, which varies from 12 to 18 months. The variability of the climate controls is an influential factor on productivity. The culture requires two well-defined meteorological seasons: one hot and humid in the state of vegetative development and the other dry or cold in the state of maturation. The temperature and water requirements are about 20o C to 30o C and about 1000 millimeters. This work had as its objective the determination of the relationship between the temperature and water variability and the productivity of the sugarcane cultivation from 1981/82 to 2005/06. The methodological procedures addressed spatio-temporal evolution of the sugarcane; the climatic dynamics of the controls rain and temperature; calculation of the water balance WB (Normal, Sequential and Cultural WB) for EXC (water excess), DEF (water deficit) and WB Extract; and the correlation of the climatic data with the productivity of the sugarcane. The rain and temperature data were supplied by IAPAR (30-year period). The sugarcane production data (area, production and productivity) were obtained from PAM/IBGE (17-year period) for all municipalities of Paraná and from yearbooks of agricultural production from IBGE (25-year period) for only the municipalities of Cambé and Mirador. The productivity data were submitted to verification of the technological tendency. The climate data were measured using period, annual and monthly arithmetic means. Together with the productivity data, analyses of the deviations in relation to the mean and analysis of correlation and regression were carried out. Through these procedures, the spatio-temporal evolution of the productivity from 1990 to 2006, analyzed every four years on a scale of mesoregions, microregions and municipalities, presented the highest productivity in 1998, followed by 2002. The productivity means were 82.4 ton/ha in Cambé and 76.2 ton/ha in Mirador. The rain means were 1604.0mm in Cambé and 1485.0mm in Mirador. The mean temperatures varied from 21.0oC in Cambé and 22.2oC in Mirador. Based on the analysis of the deviations in relation to the mean, in Cambé, the percentage of years with coincident deviations between the water variable (rain and EXC) and productivity was 66.0% to 76.0%. It was 36.0% to 44.0% between DEF and productivity. In Mirador these values were between 40.0% and 60.0% for the water variable and productivity and between 28.0% and 48.0% for DEF and productivity. The correlation between the data of all the analyzed variables was significant to 5% and 10% for: rain versus productivity; DEF in the maturation stage (Sequential WB) and productivity; EXC and DEF in the development stage (Cultural WB); temperature in the temporal series studied in La Niña years and in ENOS years (Cultural WB) in Cambé; significant correlation for EXC of the water balance for sequential ten-day periods for twenty-five years and for DEF of the Cultural WB in La Niña years in the development stage in Mirador. The temperature variable presented significant correlation in the temporal series studied for Cultural WB in the vegetative development stage for twenty-five years for El Niño and La Niña. Thus, years with rainfall above the mean (El Niño) and years with a mean rainfall (Neutral) presented insignificant correlation with the sugarcane productivity compared to years with rainfall below the mean (La Niña).

Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-06-09T19:40:00Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoMestrado_FabianaMonteiro.pdf: 63170351 bytes, checksum: c19ab17f1c6a5a21e7a5a6ed4744c86e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-09T19:40:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoMestrado_FabianaMonteiro.pdf: 63170351 bytes, checksum: c19ab17f1c6a5a21e7a5a6ed4744c86e (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Durante os últimos 1000 anos ocorreram significativas mudanças climáticas em nosso planeta, que tem sido caracterizada como uma Pequena Idade do Gelo (LIA). Este foi um período de esfriamento global, que ocorreu após o Período Quente Medieval, estendendo-se entre os séculos XIV e XIX, aproximadamente de 1350 a 1850. A compreensão deste fenômeno, relacionado a mudanças globais, possui grande interesse científico. No Hemisfério Norte há vários trabalhos científicos que relacionam os resultados encontrados com a Pequena Idade do Gelo e o Período Quente Medieval, já no Hemisfério Sul esses eventos são incertos devido a escassez de material datado dessa época. Isto tem provocado uma grande controvérsia, uma vez que embora alguns dos poucos trabalhos existentes tenham identificado que o mesmo período de resfriamento também tenha ocorrido na América do Sul, outros autores discordam que esse período frio possa ser aplicado globalmente. Desta forma, ainda há uma questão em aberto, onde trabalhos que exploram a reconstrução de encostas (superfície do mar), vazão de rios e a produtividade biológica sul americanas, podem contribuir na elucidação deste problema. Dentro deste contexto, esta dissertação propôs uma contribuição no estudo da formação de encostas brasileiras, mais especificamente, na enseada do Pântano Sul, Ilha de Santa Catarina, SC, onde testemunhos sedimentares demonstraram uma variação significativa na composição de seus sedimentos, que podem estar associados a eventos de mudanças climáticas significativas. Para tanto, foi utilizada a técnica de AMS (Accelerator Mass Spectrometry), através da datação de radiocarbono de amostras de conchas e sedimentos, oriundas destes testemunhos sedimentares, numa colaboração entre pesquisadores do Instituto de Física e Departamento de Biologia Marinha, ambos da Universidade Federal Fluminense (UFF). Em adição, esta dissertação apresenta um grande destaque como marco tecnológico, pois é o primeiro trabalho aplicando a técnica AMS, desenvolvida integralmente em um país Latino-Americano. Assim, são apresentados os primeiros resultados para a utilização de um acelerador do tipo SSAMS (Single Stage Accelerator Mass Spectrometry System) de 250kV, recém instalado no Instituto de Física da UFF. Desta forma, a técnica de datação 14C-AMS já pode ser totalmente realizada aqui no Brasil e na América Latina. / During the last 1000 years significant climatic changes have occured in our planet, which have been characterized as a Little Ice Age (LIA). This was a period of global coldness, after the Warm Medieval Period, between the XIV and XIX centuries, aproximately from 1350 to 1850. The understandind of such fenomenum, related to global changes, is of great scientifc interest. In the northern hemisphere there are many works relating its results to the Little Ice Age and the Warm Medieval Period. In the southern hemisphere however, these events are not clear due the lack of events. This has lead to controversy since a few works have identifyed the same cold period in South America, others authors disagree that it was a global phenomenum. This way, there is still an open question, where studies that explores coastal reconsctruction (ocean surface), river flow and the biological productivity in South America can contribute to solving the problem. in this sence, this work proposes a contribution to the study of Brazilian coastal formation, more specifically in the Pantano Sul Inlet, Santa Catarina Island, SC, where sediment cores have shown a significant climatic changes. In this study, we used the Accelerator Mass Spectrometry (AMS) thecniche, for the radiocarbon dating of shells and sediment from the collected cores in a collaborative work between researches from the Physics Institute and the department of Marine Biology, both from the Fluminense Federal University. In addition, this work is a technological mark since it is the first results of Single Stage Mass Spectrometry Accelerator System, recently installed in the Physics Institute of UFF. Therefore, the 14C-AMS dating technique can now be throroughly permormed in Brazil and Latin America.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Crop models are tools that can help to assist in decision making on crops management and also in studies of the impact of future climate scenarios. The objectives of this thesis were (i) to develop a cassava simulation model that takes into account the effects of soil moisture and CO2 concentration on growth, development and tuber yield, and (ii) to simulate cassava yield in future climate scenarios for the Rio grande do Sul State. Model calibration was performed with data collected from experiments conducted in Santa Maria in crop year 2010-2011 and 2013-2014. The evaluation of themodel was performed with independent data from experiments conducted in Santa Maria during the 2011-2012, 2012-2013, 2013-2014 and 2014-2015 gowing seasons and with data collected in a commercial farm in Vera-Cruz during the 2013-2014 and 2014-2015 growing seasons. The two soil water balance models used were Thornthwaite and Mather model and the Ritchie model. The response function to CO2 was calibrated from free air CO2 enrichment experiments. A graphical interface was written in Java, and the source code was written in FORTRAN. The climate change scenarios used in this study are the scenario SRES A1B (Cmip3) of the 4th IPCC report and the RCP4.5 (Cmip5) of the 5th IPCC report. This study allowed the calibration of different processes of growth and development for cultivars Fepagro - RS 14, Estrangeira, Cascuda, São José e Paraguaia with no limitation by water. It was possible to include two soil water balance sub-models, and a CO2 response function that was incorporated into the Simanihot model to be used in climate change scenarios for the Rio Grande do Sul. A cassava simulator called Simanihot with all these simulation options was developed and made available at the official web site of the simulator (www.ufsm.br/simanihot). From the simulations wit the two future climate scenarios, the results show an increasing trend of cassava productivity for the state of Rio Grande do Sul of up to 30 t ha-1, depending on the cultivar, scenario and planting date. Increase trends in yield were smaller for the Cmip5 compared to the Cmip3 for the cultivar Estrangeira and the opposite for the cultivar Fepagro - RS 13. In the three analyzed future periods (2010-2039, 2040-2069 and 2070-2099), changes in yield were steadly, being the higherstin the last future period (2070-2099), and among the planting dates, always higher in dates of 01/09 and 01/10. The region of te Rio grande do Sul State with greater changes in tuber yield is the northeast reagion, where currently is the coldest region in the State. / Modelos de culturas agrícolas são ferramentas que auxilias na tomada de decisões referentes ao manejo da cultura e também no estudo dos impactos de cenários climáticos futuros. Os objetivos desta tese foram (i) desenvolver um modelo de simulação da cultura da mandioca que considere o efeito da umidade do solo e da concentração de CO2 sobre o crescimento, desenvolvimento e produtividade de raízes tuberosas e (ii) simular a produtividade de mandioca em cenários climáticos futuros para o Rio Grande do Sul. A calibração foi realizada com dados coletados a partir de experimentos conduzidos em Santa Maria no ano agrícola 2010-2011 e 2013-2014. A avaliação do modelo foi realizada com dados independentes de experimentos em Santa Maria nos anos agrícolas 2011-2012, 2012-2013, 2013-2014 e 2014-2015 e com dados coletados em lavoura comercial em Vera-Cruz no ano agrícola 2013-2014 e 2014-2015. Os dois modelos de balanço hídrico do solo utilizados foram de Thornthwaite e Mather e de Ritchie. A função de resposta à CO2 foi calibrada a partir de trabalhos realizados em experimentos à campo de enriquecimento de CO2. A interface gráfica do modelo foi realizada em Java, e o código do modelo Simanihot foi escrito em linguagem FORTRAN. Os cenários de mudança climática utilizados neste estudo são o cenário SRES A1B (Cmip3) do 4º relatório do IPCC e o RCP4.5 (Cmip5) do 5º relatório do IPCC. Esse trabalho permitiu a calibração dos diferentes processos de crescimento e desenvolvimento para as cultivares Fepagro RS 14, Estrangeira, Cascuda, São José e Paraguaia na condição sem limitação por água. A partir dos estudos e experimentos realizados foi possível incluir dois submodelos de balanço hídrico no solo no modelo Simanihot, e foi criada uma função de resposta a CO2 e incluida no modelo Simanihot para ser usado nos cenários de mudança climática para o Rio Grande do Sul. Um simulador da cultura da mandioca denominado Simanihot, calibrado para seis cultivares, com duas opções de modelo de balanço hídrico e sensível a mudanças na concentração de CO2 na atmosfera foi construído e disponibilizado no site oficial do simulador (www.ufsm.br/simanihot). A partir das simulações realizadas com dois cenários climáticos futuros distintos (Cmip3 e Cmip5), os resultados indicam uma perspectiva de aumento da produtividade de mandioca para o estado do Rio Grande do Sul, com incremento na produtividade de raízes tuberosas de mandioca de até 30 t ha-1, dependendo da cultivar, cenário e época de plantio. As mudanças nas produtividades no cenário Cmip5 foram menores quando comparadas com o cenário Cmip3 na cultivar Estrangeira e maiores na cultivar Fepagro RS 13. Nos três períodos futuros analisados (2010-2039, 2040-2069 e 2070-2099), de uma maneira geral, as mudanças na produtividade foram aumentando gradativamente, sendo maiores no último período futuro (2070-2099), e entre as datas de plantio, sempre maiores nas datas de 01/09 e 01/10. A região do Rio Grande do Sul com maiores mudanças na produtividade é a região nordeste, região que no clima atual é a mais fria do Estado.

A subestrutura ferroviária é uma parte importante da via permanente, pois seu comportamento pode afetar significativamente o desempenho global da via, impactando em manutenção e custos. O fato é que os materiais da subestrutura, como o subleito, estão no estado não-saturado na maior parte do tempo, e suas propriedades hidromecânicas dependem diretamente do grau de saturação e dos valores de sucção. Além disso, o estado não-saturado do solo é regido pelas ações atmosféricas e climáticas, o que torna fundamental a análise da influência de características ambientais e geotécnicas, tais como a precipitação, evaporação, tipo de solo e drenagem na resposta estrutural do subleito. Países de clima tropical/subtropical, como o Brasil, possuem elevada taxa de precipitação anual, e, por isso, merecem atenção especial quando se trata da interação via-clima. Mudanças da umidade ou sucção ou da taxa de infiltração no interior do subleito podem impactar significativamente no seu estado de tensões. O principal objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência da variação da umidade e sucção no comportamento hidromecânico de um subleito ferroviário, localizado na região costeira do estado de São Paulo, considerando-se as características geotécnicas e climáticas locais. A interação via-clima foi investigada através de análises numéricas em elementos finitos (MEF) de infiltração saturada/não-saturada, aplicando-se parâmetros determinados em laboratório e monitoramento de campo. Para as simulações numéricas foi utilizado o software SEEP/W, enquanto no monitoramento de campo foram empregados sensores de matriz granular para medição do potencial matricial no solo. A caracterização mecânica do solo de subleito se baseou em resultados de módulo de resiliência obtidos por ensaios triaxiais cíclicos, em diferentes condições e ciclos de umidade e sucção. As simulações numéricas apresentaram importantes variações da sucção no solo em função das condições geotécnicas e climáticas, verificando-se a significância dos aspectos climáticos no comportamento hidráulico e mecânico do subleito da via férrea. / The track substructure is an important part of a railway that requires attention when considering its whole global mechanical performance. Improving the long-term resistance to deformation behavior and therefore reducing maintenance problems during the operation of a track is always presented between engineers and researchers. The fact is that the substructure materials, such as the subgrade, are mostly in unsaturated state, and their hydro-mechanical properties are directly dependent on saturation degree and suction values. Besides, unsaturated state of the soil is controlled by atmospheric actions and climate conditions. Considering this, it is fundamental to analyze the influence of the environmental and geotechnical characteristics such as precipitation, evaporation, soil type, and drainage in the subgrade structural response. Countries with tropical/subtropical climate, such as Brazil, which have a high average annual precipitation rate, deserve special attention concerning climate-track interaction in railway performance. A little variation in the water content or infiltration rate into the subgrade may affects significantly their stress state. The main objective of this paper is to evaluate the influence of the water content and suction changes on mechanical behavior of a track substructure in a Brazilian coastal region, at São Paulo state, considering geotechnical characteristics and local climate. The climate-track interaction was evaluated through field monitoring and finite element numerical analysis with parameters obtained in the laboratory for all the materials involved. Numerical simulations were performed using SEEP/W software and the field monitoring was realized through granular matrix sensors (GMS). Soil mechanical characterization was based on resilient modulus values determined through cyclic triaxial tests in different moisture/suction conditions. Numerical results showed an important variation of soil suction over time in function of geotechnical and climate data. In the simulated scenario, considering tropical local climate it was observed the importance of climate aspects in the hydraulic and mechanical behavior of the geotechnical components of the railway track.