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Distribuição e intensidade de derrubadas de floresta causadas por vento na Amazônia em janeiro de 2005Araujo, Raquel Fernandes de 05 April 2013 (has links)
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Previous issue date: 2013-04-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A large number of blowdowns occurred in Amazonia in mid-January of 2005 when a squall
line traversed 4.6 million km2 of forest, propagating from SW to NE. This paper describes the
spatial distribution of blowdown forest damage and tree mortality across Amazonia attributed
to that event, considering disturbance patches > ~3 ha in size. In Landsat images, blowdowns
associated with the January 2005 squall line exhibit a distinct geometry. They are either
diffuse or have SW to NE directed lineaments. Thirty sample polygons were allocated across
the Amazon region, each containing 15,000 km2 of continuous forest. These were visually
inspected at 1:80,000 scale in Landsat TM RGB images (bands 5-4-3) from the 2005 dry
season. All blowdown footprints <~1y old and >~3 ha were recognized by spectral pattern
and geometry. After linear spectral unmixing with CLASLite, the disturbed pixels were
identified within each blowdown by a threshold of the pure vegetation fraction (≤85%) then
summed within each 15,000 km2 sample. The percent of forest damaged and attributed to this
single squall line was then interpolated between the 30 sample centroids. Based on field dates,
the mortality was estimate to the study area. As verified by field visits, diffuse blowdowns
observed on Landsat images were caused by January 2005 squall line. Damage was found to
be highly concentrated near Central Amazonia, not widespread. Nonetheless, blowdowns
attributed to this single squall line contributed over half of all annual blowdown area detected
in 30 samples across Amazonia for that year. The total number of dead trees in squall line
forest area was ~11 million trees. The major mortality occurred at Manaus region, with
~440,000 dead trees. Leaving a single Landsat scene out of the sample would cause a large
difference in the estimate of total damage. / Um grande número de distúrbios causados por vento (blowdowns) ocorreu na Amazônia em
janeiro de 2005, quando uma linha de instabilidade sentido sudoeste-nordeste percorreu 4,6
milhões de km2 de floresta. O presente trabalho descreve a distribuição espacial de dano
florestal e a mortalidade de árvores causadas por esse evento, considerando distúrbios maiores
que ~3 ha. Em imagens Landsat, blowdowns associados com a linha de instabilidade de
janeiro de 2005 exibiram uma geometria distinta. Eles podem ser difusos ou ter lineamentos
no sentido sudoeste-nordeste. Trinta amostras de ~15.000 km2 de floresta contínua foram
alocadas ao longo da região de passagem da linha de instabilidade. Essas foram inspecionadas
visualmente em uma escala de 1:80.000 em composições coloridas RGB 543 de imagens
Landsat TM da estação seca de 2005. Todos os blowdowns com idades menores que ~1 ano e
tamanho maior que 3 ha foram reconhecidos pelo padrão espectral e geometria. Depois de
realizado um modelo linear de mistura espectral usando o software CLASlite, os pixels de
dano foram classificados como blowdowns por meio de um limiar de fração de vegetação pura
(PV) menor ou igual a 85%. Os pixels de dano foram somados para cada amostra de ~15 mil
km2. A porcentagem de floresta danificada e atribuída à linha de instabilidade de janeiro de
2005 foi então interpolada entre os centróides das 30 amostras. A mortalidade foi estimada
para a área de estudo com base em dados de campo. Também com verificação em campo, foi
possível observar que os blowdowns atribuídos nas imagens como difusos foram causados
pela linha de instabilidade de janeiro de 2005. O dano atribuído a essa linha de instabilidade
esteve concentrado na região da Amazônia Central. No entanto, esse contribuiu com mais da
metade da área afetada nas 30 amostras analisadas para a Amazônia naquele ano. O número
de árvores mortas para a área de floresta por onde passou a linha de instabilidade foi de ~11
milhões. A maior mortalidade ocorreu na cena de Manaus, com ~440 mil árvores mortas. Se a
cena de Manaus fosse tirada da amostragem, haveria uma grande diferença na estimativa total
de dano.
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"Investigação da camada limite planetária convectiva com modelo LES aplicado à dispersão de poluentes" / Investigation of the highly convective planetary boundary layer with LES model applied pollutant dispersion studiesMarques Filho, Edson Pereira 22 June 2004 (has links)
Esse trabalho descreve a evolução espacial e temporal da dispersão de um poluente inerte e passivo em uma CLP altamente convectiva simulada com um modelo LES. A versão do modelo LES utilizado foi desenvolvida por Moeng (1984) e modificada por Sullivan et al. (1994). A condição de quase-equilíbrio é verificada através da energia cinética turbulenta (ECT) total integrada na CLP. Os perfis verticais dos momentos estatísticos de primeira, segunda e terceira ordem, concordam com os prognósticos da teoria da similaridade da camada de mistura apresentados na literatura. Os termos da equação de ECT estão em balanço e o transporte de ECT devido às flutuações de pressão é um termo fonte na região próxima à superfície. Os espectros espaciais apresentam uma região de subintervalo inercial com inclinação proporcional a k^(-5/3), onde as relações de isotropia são reproduzidas para a componente vertical de velocidade. O valor estimado da constante de Kolmogorov é 0,52. Resultados equivalentes foram obtidos para os espectros temporais de velocidade. Os espectros das componentes de velocidade apresentam uma região de produção bem definida, permitindo estimar as escalas de comprimento dos turbilhões mais energéticos. Nos espectros espaciais, os comprimentos de onda associados aos turbilhões mais energéticos são aproximadamente constantes e iguais a 1,3 zi. Os valores estimados através dos espectros temporais são 1,5 vezes maiores. Esses resultados confirmam as restrições da aplicação da hipótese de Taylor em uma CLP em condições altamente convectivas. No caso de um poluente emitido por uma fonte área contínua localizada próxima à superfície, representativo das emissões de CO na região metropolitana de São Paulo, o grau de limpeza da CLP está relacionado à intensidade dos processos de entranhamento no topo. As abordagens euleriana e lagrangiana para a descrição da dispersão de um poluente emitido por fonte pontual contínua são similares para alturas elevadas e reproduzem o comportamento esperado das plumas em condições convectivas, quando estão associadas ao modelo LES. Essa concordância confirma a hipótese levantada neste trabalho de que o modelo LES pode ser utilizado como uma ferramenta de validação de modelos operacionais de dispersão. / This work describes the spatial and temporal evolution of the dispersion of an inert and passive pollutant in a highly convective planetary boundary layer (PBL) simulated by LES model. The LES model used here was developed by Moeng (1984) and modified by Sullivan et al. (1994). The quasi-stationary state is verified by total turbulent kinetic energy (TKE) integrated in the PBL. The vertical profiles of the first, second and third order statistical moments, agreed with the predictions of the mixed layer similarity theory available in the literature. The TKE equation terms are balance and TKE pressure-transport is a source in the near to the surface. The spatial spectra show a inertial subrange proportional k^(-5/3), were isotropy relations are reproduced for vertical velocity. The Kolmogorov constant estimated is 0,52. The equivalent results are obtained for temporal wind velocity spectra. The wind velocity spectra show very well defined production region, allowing to estimate the spectral peak wavelength and characteristic length. In the spatial spectra cases, the horizontal velocity peak wavelengths are approximately constants and equal to 1.3 zi. The values obtained from temporal spectra are 1.5 larger. The same factor is found for temporal and spatial estimates. These results confirm the restrictions to the Taylors hypothesis applications in highly convective PBL. The concentration of pollutant released from a continuous area source located near to the surface, representing CO emissions in São Paulo city, is strongly dependent on the intensity of the entrainment at the top of PBL. The eulerian and lagrangian approaches are equally capable to describe the dispersion of continuous elevated point source located in PBL, reproducing the plume behaviour for convective conditions, when associated to LES model. This agreement indicates that LES model can be used as a tool to validated operational dispersion models.
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"Investigação da camada limite planetária convectiva com modelo LES aplicado à dispersão de poluentes" / Investigation of the highly convective planetary boundary layer with LES model applied pollutant dispersion studiesEdson Pereira Marques Filho 22 June 2004 (has links)
Esse trabalho descreve a evolução espacial e temporal da dispersão de um poluente inerte e passivo em uma CLP altamente convectiva simulada com um modelo LES. A versão do modelo LES utilizado foi desenvolvida por Moeng (1984) e modificada por Sullivan et al. (1994). A condição de quase-equilíbrio é verificada através da energia cinética turbulenta (ECT) total integrada na CLP. Os perfis verticais dos momentos estatísticos de primeira, segunda e terceira ordem, concordam com os prognósticos da teoria da similaridade da camada de mistura apresentados na literatura. Os termos da equação de ECT estão em balanço e o transporte de ECT devido às flutuações de pressão é um termo fonte na região próxima à superfície. Os espectros espaciais apresentam uma região de subintervalo inercial com inclinação proporcional a k^(-5/3), onde as relações de isotropia são reproduzidas para a componente vertical de velocidade. O valor estimado da constante de Kolmogorov é 0,52. Resultados equivalentes foram obtidos para os espectros temporais de velocidade. Os espectros das componentes de velocidade apresentam uma região de produção bem definida, permitindo estimar as escalas de comprimento dos turbilhões mais energéticos. Nos espectros espaciais, os comprimentos de onda associados aos turbilhões mais energéticos são aproximadamente constantes e iguais a 1,3 zi. Os valores estimados através dos espectros temporais são 1,5 vezes maiores. Esses resultados confirmam as restrições da aplicação da hipótese de Taylor em uma CLP em condições altamente convectivas. No caso de um poluente emitido por uma fonte área contínua localizada próxima à superfície, representativo das emissões de CO na região metropolitana de São Paulo, o grau de limpeza da CLP está relacionado à intensidade dos processos de entranhamento no topo. As abordagens euleriana e lagrangiana para a descrição da dispersão de um poluente emitido por fonte pontual contínua são similares para alturas elevadas e reproduzem o comportamento esperado das plumas em condições convectivas, quando estão associadas ao modelo LES. Essa concordância confirma a hipótese levantada neste trabalho de que o modelo LES pode ser utilizado como uma ferramenta de validação de modelos operacionais de dispersão. / This work describes the spatial and temporal evolution of the dispersion of an inert and passive pollutant in a highly convective planetary boundary layer (PBL) simulated by LES model. The LES model used here was developed by Moeng (1984) and modified by Sullivan et al. (1994). The quasi-stationary state is verified by total turbulent kinetic energy (TKE) integrated in the PBL. The vertical profiles of the first, second and third order statistical moments, agreed with the predictions of the mixed layer similarity theory available in the literature. The TKE equation terms are balance and TKE pressure-transport is a source in the near to the surface. The spatial spectra show a inertial subrange proportional k^(-5/3), were isotropy relations are reproduced for vertical velocity. The Kolmogorov constant estimated is 0,52. The equivalent results are obtained for temporal wind velocity spectra. The wind velocity spectra show very well defined production region, allowing to estimate the spectral peak wavelength and characteristic length. In the spatial spectra cases, the horizontal velocity peak wavelengths are approximately constants and equal to 1.3 zi. The values obtained from temporal spectra are 1.5 larger. The same factor is found for temporal and spatial estimates. These results confirm the restrictions to the Taylors hypothesis applications in highly convective PBL. The concentration of pollutant released from a continuous area source located near to the surface, representing CO emissions in São Paulo city, is strongly dependent on the intensity of the entrainment at the top of PBL. The eulerian and lagrangian approaches are equally capable to describe the dispersion of continuous elevated point source located in PBL, reproducing the plume behaviour for convective conditions, when associated to LES model. This agreement indicates that LES model can be used as a tool to validated operational dispersion models.
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Simulação numérica de equações de conservação usando esquemas \"upwind / Numerical simulation of conservations equations using upwind schemesBertoco, Juliana 19 April 2012 (has links)
Uma família de esquemas upwind denominada FUS-RF (Family of Upwind Scheme via Rational Functions), que é derivada via funções racionais e dependentes de parâmetros, é proposta para o cálculo de soluções aproximadas de equações de conservação. A fim de ilustrar a capacidade dos novos esquemas, vários resultados computacionais para sistemas hiperbólicos de leis de conservação são apresentados. Esses testes mostram a inflluência dos parâmetros escolidos sobre a qualidade dos resultados numéricos. Fazendo o uso de alguns testes de padrões, comparação dos novos limitadores de fluxo correspondentes com o esquema bem estabelecido van Albada e esquema atual EPUS (Eight-degree Polynomial Upwind Scheme) é também realizada. Os testes numéricos realizados em transporte de escalares e problemas de dinâmica dos gases confirmam que alguns esquemas da família FUS-RF são não oscilatórios e fornecem resultados confiáveis quando perfis descontínuos são transportados. Um esquema particular dessa nova família de esquemas upwind é então selecionado e utilizado para resolver escoamentos complexos com superfícies livres móveis / A family of upwind schemes named as FUS-RF (Family of Upwind Scheme via Rational Functions), which is derived via rational functions and dependent of parameters, is proposed for computing approximated solutions of conservation equations. In order to illustrate the capability of the new schemes, several computational results for system of hyperbolic conservation laws are presented. These results clarify the influence of the chosen parameters on the quality of the numerical calculations. Using some standard test cases, comparison of the new corresponding limiters with the well established van Albada and the recently introduced EPUS (Eight-degree Polynomial Upwind Scheme) limiters is also done. Numerical tests on both scalar and gas dynamics problems confirm that some schemes of the FUS-RF family are non-oscillatory and yield sharp results when solving profiles with discontinuities. A particular upwind scheme of this new family is then slected and used for solving complex incompressible moving free surface flows
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MESOMÓVEL: UMA ESTAÇÃO METEOROLÓGICA MÓVEL DE SUPERFÍCIE PARA A OBSERVAÇÃO DE FENÔMENOS CONVECTIVOS LOCAIS / MESOMÓVEL: A MOBILE SURFACE WEATHER STATION FOR THE OBSERVATION OF LOCAL CONVECTIVE PHENOMENACustodio, Diogo Machado 05 September 2012 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study presents a prototype of a deployable unit for automated surface weather
observation, named Estação Mesomóvel, which is mounted on a tripod and portable in a small
vehicle, allowing its installation in the path of oncoming convective storms. With a high
frequency data sampling strategy, the Estação Mesomóvel is capable of monitoring adequately
mesoscale surface features produced by convection.
The challenges and solutions found during the conception of the prototype are discussed,
as well as the results from the data comparison experiments conducted between the
Estação Mesomóvel and an automated surface weather station from the operational network.
The operation of the Estação Mesomóvel in storm interception mode is presented in the context
of the weather analysis and forecasting strategies used, the deployment logistics, and the
atmospheric data obtained in the field.
Results from the analysis of the collected data showed the capability of the Estação
Mesomóvel in sampling the evolution, at high frequency, of convective phenomena at the
meso-g scale, such as gust fronts, cold pools, mesohighs and high precipitation rates, which
are typically poorly represented by the synoptic-scale surface observing network.
This investigation showed the feasibility of conducting storm interception in Brazil
with the goal of collecting high-quality atmospheric data for scientific purposes. / Neste trabalho é apresentada a Estação Mesomóvel, que consiste no protótipo de uma
unidade tática de observação meteorológica automática de superfície, montada sobre tripé e
transportável em um veículo de pequeno porte, podendo assim ser instalada na trajetória de
tempestades convectivas. Com sua amostragem em alta frequência, a Estação Mesomóvel é
capaz de monitorar de maneira adequada circulações de mesoescala produzidas pela convecção.
São apresentados os desafios e as soluções encontradas durante a concepção deste protótipo,
e também os resultados de comparações feitas entre as medições da Estação Mesomóvel
e de uma estação da rede operacional de observação em superfície. A operação da Estação Mesomóvel
em modo de interceptação de tempestades é discutida em termos das estratégias de
análise e previsão de tempo empregadas, da logística de deslocamento, e dos dados atmosféricos
obtidos em campo.
Resultados da análise dos dados coletados pela Estação Mesomóvel mostraram sua
capacidade de amostrar a evolução, em alta frequência, de fenômenos convectivos da escala
meso-g, como frentes de rajada, piscinas de ar frio, mesoaltas e altas taxas de precipitação,
que tipicamente é mal representada pela rede de observação de superfície em escala sinótica.
Esta pesquisa demonstrou que é factível realizar no Brasil a coleta de dados meteorológicos
com qualidade científica através da estratégia de interceptação de tempestades convectivas.
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Simulação numérica de equações de conservação usando esquemas \"upwind / Numerical simulation of conservations equations using upwind schemesJuliana Bertoco 19 April 2012 (has links)
Uma família de esquemas upwind denominada FUS-RF (Family of Upwind Scheme via Rational Functions), que é derivada via funções racionais e dependentes de parâmetros, é proposta para o cálculo de soluções aproximadas de equações de conservação. A fim de ilustrar a capacidade dos novos esquemas, vários resultados computacionais para sistemas hiperbólicos de leis de conservação são apresentados. Esses testes mostram a inflluência dos parâmetros escolidos sobre a qualidade dos resultados numéricos. Fazendo o uso de alguns testes de padrões, comparação dos novos limitadores de fluxo correspondentes com o esquema bem estabelecido van Albada e esquema atual EPUS (Eight-degree Polynomial Upwind Scheme) é também realizada. Os testes numéricos realizados em transporte de escalares e problemas de dinâmica dos gases confirmam que alguns esquemas da família FUS-RF são não oscilatórios e fornecem resultados confiáveis quando perfis descontínuos são transportados. Um esquema particular dessa nova família de esquemas upwind é então selecionado e utilizado para resolver escoamentos complexos com superfícies livres móveis / A family of upwind schemes named as FUS-RF (Family of Upwind Scheme via Rational Functions), which is derived via rational functions and dependent of parameters, is proposed for computing approximated solutions of conservation equations. In order to illustrate the capability of the new schemes, several computational results for system of hyperbolic conservation laws are presented. These results clarify the influence of the chosen parameters on the quality of the numerical calculations. Using some standard test cases, comparison of the new corresponding limiters with the well established van Albada and the recently introduced EPUS (Eight-degree Polynomial Upwind Scheme) limiters is also done. Numerical tests on both scalar and gas dynamics problems confirm that some schemes of the FUS-RF family are non-oscillatory and yield sharp results when solving profiles with discontinuities. A particular upwind scheme of this new family is then slected and used for solving complex incompressible moving free surface flows
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