This thesis describes the geomorphology and morphodynamics of two embayed, sandy, macrotidal beach-dune systems in the Cape St. James region of Gwaii Haanas National Park Reserve and Haida Heritage Site. Gilbert Bay beach is a small embayment with a southwest aspect that exhibits prograding dune ridges. Woodruff Bay beach, a larger system with a SE aspect, is characterized by large erosional scarps on the established foredune. Aspect to erosive conditions and embayment size control the distinct morphologic responses of these beach-dune systems. The morphodynamic regime at Cape St. James consists of high onshore sediment transport potential combined with an increasingly erosive water level regime that is forced by PDO and ENSO climatic variability events. Conceptual models of potential future responses of these beaches to sea level rise show a possible landward migration of up to 3.5 m at Gilbert Bay beach and up to 4 m at Woodruff Bay beach.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-13T15:28:50Z No. of bitstreams: 1 POLLYANNA KELLY DE OLIVEIRA SILVA - TESE (PPGMet) 2017.pdf: 11004478 bytes, checksum: 0d5e098181f432beffc2fd8155027f1e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-13T15:28:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 POLLYANNA KELLY DE OLIVEIRA SILVA - TESE (PPGMet) 2017.pdf: 11004478 bytes, checksum: 0d5e098181f432beffc2fd8155027f1e (MD5) Previous issue date: 2017-08-30 / CNPq / O vento como fonte para geração de energia elétrica é analisado neste trabalho através de sua variabilidade e da obtenção de previsões de curto prazo para o ano de 2010, período de atuação de El Niño-Oscilação Sul (ENOS) moderado. Modelos de séries temporais propostos por Box-Jenkins e o indicador de desempenho de predição MMREE são usados para obter as melhores estimativas da velocidade do vento com base nas séries observadas. São utilizados dados anemométricos do Projeto SONDA situado às margens do Rio São Francisco em Petrolina – PE, e de dois parques eólicos localizados no litoral do Estado do Ceará: Quixaba (litoral leste), na cidade de Aracati, e Lagoa Seca (litoral oeste), na cidade de Acaraú. O ciclo diário do vento tem velocidades mais baixas (altas) no período da madrugada-início da manhã (pela manhã e final da noite, com exceção do litoral oeste, cujas máximas ocorrem no final da tarde). Um cisalhamento vertical negativo, no vento local, é observado em períodos distintos do dia nas três áreas de estudo. No Ceará ele ocorre no período da manhã (início da tarde e meio da noite) no litoral leste (oeste) e no Lago de Sobradinho durante a noite até o início da manhã. Foi observado que no litoral leste os ventos são mais fortes, provavelmente devido à curvatura côncava do litoral. As estimativas da velocidade do vento no horizonte de 24 horas pelo modelo SARIMA, com dados horários dos 30 dias anteriores ao dia da previsão para treino (Caso 2), mostraram redução nos erros e melhora significativa na série estimada no período da madrugada-início da manhã; no Lago de Sobradinho essas estimativas são mais precisas, quando comparadas àquelas feitas com base em toda a série de dados (Caso 1). Os resultados indicam que o modelo SARIMA com período de entrada de dados menor pode ser aplicado para a previsão da velocidade do vento em áreas de potencial eólico, dando suporte ao operador da rede elétrica na programação da geração despachável para o dia seguinte. / The wind as a source for power generation is analyzed in this work by means of its variability and short-range wind forecasts for the year of 2010, period of moderate El Niño-Southern Oscillation (ENSO). Time series models proposed by Box-Jenkins and the indicator of forecast accuracy MMREE are used to obtain the best wind speed estimates based on the observed series. Anemometric data of the SONDA Project located on the shore of the São Francisco River in Petrolina-PE, and of two wind power plants located on the coast of the Ceará State, Quixaba (east coast), in the city of Aracati, and Lagoa Seca (west coast), in the city of Acaraú, are used. The daily wind cycle has lower (higher) speeds in late night-early morning (in the morning and end of the night, with exception of the west coast, whose maxima occur in late afternoon). A negative vertical shear in the local wind is observed in distinct periods of the day in the three study areas. In Ceará it occurs in the morning (early afternoon and middle of the night) on the east (west) coast and on Sobradinho Lake at night until early in the morning. It was observed that the winds are stronger on the east coast, probably due to the coast’s concave curvature. The wind speed estimates in a 24-hour horizon by the SARIMA model, with hourly data of the 30 days that precede the forecast day for training (Case 2), showed reduction in the errors and significant improvement in the estimated series in late night-early morning; in Sobradinho Lake these estimates are more accurate, as compared to the estimates based on the entire data series (Case 1). The results indicate that the SARIMA model with horter time series as input may be applied to forecast wind speed in areas of eolic potential, giving support to the system operator in programming the dispatchable distributed generation for the next day.

Dentre as espécies florestais, o Eucalyptus é o gênero florestal mais plantado no Brasil, com aproximadamente 7,8 milhões de hectares, tendo grande importância econômica para o país. Desta maneira, é importante um melhor conhecimento e quantificação dos fatores que condicionam e reduzem o crescimento e a produtividade das florestas. Assim, este estudo teve por objetivos: i) adaptar, calibrar e avaliar o Modelo da Zona Agroecológica (MZA-FAO) para a estimação do crescimento e da produtividade de oito clones de eucalipto em diferentes regiões brasileiras; ii) determinar a magnitude e as principais causas das quebras de produtividade (yield gaps) da cultura do eucalipto em diferentes regiões produtoras do estado de Minas Gerais; e iii) avaliar a influência de eventos de El Niño, La Niña e Neutros na produtividade de eucaliptos em diferentes localidades produtoras do Brasil. Foram adaptados e calibrados os coeficientes do MZA-FAO, como a correção para o índice de colheita (Cc), o coeficiente de sensibilidade ao déficit hídrico (ky), as curvas características de índice de área foliar (IAF), crescimento radicular (Zr) e coeficiente de cultura (kc), além da inclusão de funções de penalização da produtividade do eucalipto por ocorrência de eventos de geada (ffrost) e mortalidade por longos períodos de deficiência hídrica (fwd). A inclusão das funções de penalização e a calibração dos coeficientes resultaram em uma melhora significativa no desempenho (acurácia e precisão) do modelo, com a REQM passando de 110 m3 ha-1, na fase inicial de calibração, para 39 m3 ha-1, na fase final de calibração, R2 passando de 0,73 para 0,82 e índice d indo de 0,70 para 0,93. Com relação às quebras de produtividade, a deficiência hídrica foi o principal fator de quebra de produtividade, correspondendo a 77% da quebra total (QT), enquanto que as perdas decorrentes do déficit de manejo corresponderam a 23% da QT. Para avaliar o crescimento do eucalipto em eventos de ENOS, no período de 1983 a 2016, foi considerado o Incremento Corrente Anual (ICA) no período de máximo crescimento, ou seja, no 3° ano de seu ciclo. As produtividades e as perdas de produtividade do eucalipto durante a atuação dos eventos de ENOS mostraram-se amplamente variáveis tanto espacialmente quanto temporalmente, como consequência dos diferentes regimes térmicos e hídricos das regiões produtoras, não sendo observado um padrão claro para a relação ENOS e produtividade do eucalipto em diferentes regiões brasileiras avaliadas. / Among the forest species, the Eucalyptus is the most planted one in Brazil, with approximately 7.8 million hectares, having a huge economic importance for the country. Therefore, a better knowledge and quantification of the factors that affect forests growth and yield is of high important. Based on that, this study had as objectives: i) to adapt, calibrate and evaluate the Agroecological Zone Model (AEZ-FAO) to estimate growth and yield of eight eucalyptus clones in different Brazilian producing regions; ii) to identify the magnitude and major causes of yield gaps of eucalyptus in different producing regions of Minas Gerais state, Brazil; and iii) to identify the influence of El Niño, La Niña and Neutral events on eucalyptus yield in 12 Brazilian producing regions. The model´s coefficients, such as correction for the harvest index (Cc), water deficit sensitivity index (ky), leaf area index curve (LAI), root growth curve (Zr) and crop coefficient (kc), were calibrated. Penalization functions for considering the occurrence of frost events (ffrost) and mortality by long periods of accumulated water deficit (fwd) were also included in the model. The calibration and adaptation of the model resulted in a significant improvement of its performance (accuracy and precision), for both calibration and evaluation phases. The RMSE was 110 m3 ha-1 in the initial phase of calibration while in the final phase, RMSE was reduced to 39 m3 ha-1, the R2 was increase from 0.73 to 0.82, and the agreement index (d) was also improved going from 0.70 to 0.93. In relation to the yield gaps, the water deficit was the main factor of yield reduction, corresponding to 77% of the total yield gap (YGT), while losses due to sub-optimum management corresponded to 23% of YGT. In order to evaluate the eucalyptus growth under different ENSO events, from 1983 to 2016, the Current Annual Increment (CAI) in the period of maximum growth, 3rd year of the cycle, was used. The eucalyptus yield and yield gap during the ENSO events were widely variable both spatially and temporally as a consequence of the different thermal and water regimes of the producing regions. It was not possible to identify a clear pattern thee relationship between ENSO and eucalyptus yield in the different Brazilian regions assessed.

A importância do Estado de São Paulo (ESP) é notável no desenvolvimento do Brasil, seja no setor econômico ou energético, o que justifica o estudo do comportamento do clima nessa região. O conhecimento da variabilidade da precipitação é imprescindível na gestão de recursos hídricos e possui grande impacto na agricultura e geração de energia por meio de fontes hidrelétricas. Estudos anteriores apontaram efeitos não-lineares do El Niño-Oscilação Sul (ENOS) sobre a precipitação no ESP; entretanto, nenhum estudo específico acerca da influência da Oscilação interdecadal do Pacífico (ODP) nesta área foi ainda realizado, embora haja alguns impactos conhecidos na América do Sul. Deste modo, este trabalho estudou a relação entre anomalias de precipitação no ESP e a ODP, no período de 1901 a 2007, de forma a auxiliar as pesquisas na linha da previsão climática nessa região do Brasil. Na primeira etapa, foram descritos os regimes de precipitação tanto para a América do Sul como localmente, para o ESP, onde se destacaram fatores como a topografia e a influência do Oceano Atlântico. Posteriormente, foram calculados quantis anuais e mensais que permitiram classificar cada evento quanto ao total de precipitação. Regiões pluviometricamente homogêneas foram determinadas no ESP com base na climatologia e nos quantis de precipitação. Notou-se a relação construtiva entre eventos ENOS e as fases da ODP, com máximo durante o verão austral. Os sinais da ODP são percebidos em todo o ESP principalmente na primavera e no verão austrais. Uma análise complementar mostrou que as fases da Oscilação Multidecadal do Atlântico (AMO) também contribuem para a precipitação no ESP durante o verão e a primavera austrais no litoral, durante o verão no interior, e ao longo da primavera na região da Serra da Mantiqueira. Aparentemente, não há relação entre os eventos ENOS e a AMO. / São Paulo State (SPS) is remarkably important to the development of Brazil, economically or energetically, and this justifies climate studies on that region. Knowing rainfall variability is essential to water resources management and it has a great impact on agriculture an power production by hydroelectric power plants. Previous studies have detected non-linear effects of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) on SPS rainfall however no specific work deals with PDO influence in this area besides some impacts on South America are known. Therefore this work has studied the relationship between rainfall anomalies in SPS and PDO from 1901 to 2007 to contribute to the climate forecasting improvement. First it was described the rainfall regime in South America, and locally in SPS where topography and the Atlantic Ocean influences were of special importance. Then annual and monthly quantiles were calculated to allow the classification of events according to rainfall totals. Rainfall homogeneous regions were established in SPS using climatology and quantiles. It was observed the constructive relationship between ENSO events and PDO phases, mainly on austral summer. PDO signals were noticed all over the SPS mostly on austral spring and summer. An additional analysis showed that Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) phases also contribute to SPS rainfall during austral summer and spring at the coast, only on summer at the country and during spring at the Mantiqueira Slopes. Apparently, there is no relation between ENSO events and AMO phases.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A large-scale phenomenon that greatly affects the weather and the climate of different locations of the Globe and that has been widely studied during the last three decades is the El Niño Southern Oscilation (ENSO). ENSO leads to changes in the atmospheric circulation and affects climate variables, mainly rainfall, in all regions of Brazil. During El Niño years (the positive phase of ENSO), rainfall is often above normal in Southern Brazil whereas during La Niña years (the negative phase of ENSO), rainfall is often below normal. Some of the rainfall properties are affected by ENSO like frequency, intensity and amount. These properties are important to define if rainfall events are erosive. There are some methods of determining rainfall erosivity, among them the best and most used in Rio Grande do Sul State is the EI30 erosivity index. The objective of this dissertation was to determine and associate the EI30 erosivity index of rainfalls with the ENSO phenomenon in Santa Maria, RS, Brazil. Daily precipitation data recorded from 01 July 1978 to 30 July 2008 collected in a standard Climatological Station in Santa Maria, RS, were used. Individual erosive rainfall events were identified in the records, grouped into El Niño, La Niña and Neutral years, and had their EI30 calculated. Rainfalls were also grouped into three patterns: Advanced, Intermediate and Delayed. Pearson correlation and regression analyses between the EI30 erosivity index and the Niño Oceanic Index (NOI) were performed and the regression was tested with the t test in order to quantify the relationship between the two variables, aiming a possible predictability of the erosion potential of rainfall events from Sea Surface Temperature (SST) in the Pacific Ocean. Rainfall erosion potential in Santa Maria is affected by ENSO, so that a greater number of rainfall events have higher erosion potential during El Niño and neutral years. The variability of the rainfall erosion potential is greater during Neutral years than during years with SST anomalies. The frequency distribution of the EI30 erosivity index is skewed to the right in El Niño, La Niña and Neutral years. Rainfalls pattern is changed in years with SST anomalies, so that there is a slight increase in Advanced rainfalls during El Niño years and a slight decrease in Delayed rainfalls during La Niña years, whereas there is a decrease in rainfall events with Intermediate pattern during El Niño and La Niña years compared to Neutral years. The predictive capability of the erosion potential of rainfall events in Santa Maria from NOI index is weak or not possible. / Um dos fenômenos de grande escala que mais afetam o tempo e o clima de diferentes locais na superfície terrestre e que tem sido bastante estudado nas últimas três décadas é o fenômeno El Niño Oscilação Sul (ENOS). O ENOS provoca alterações na circulação atmosférica que afetam os elementos meteorológicos, principalmente a precipitação pluviométrica, em todas as regiões do Brasil. Em anos de El Niño, fase positiva do fenômeno, a precipitação pluviométrica é freqüentemente acima da normal na Região Sul do Brasil e em anos de La Niña, fase negativa do fenômeno, a precipitação pluviométrica é freqüentemente abaixo da normal. Algumas características das precipitações pluviométricas são afetadas pelo ENOS como a freqüência, a intensidade e a quantidade. Essas características são importantes para se definir se as chuvas são erosivas. Existem alguns métodos de determinação da erosividade das chuvas, através de índices de erosividade, entre os quais, o melhor e mais usado no Rio Grande do Sul (RS) é o Índice de Erosividade EI30. O objetivo desta dissertação foi determinar e associar o Índice de Erosividade EI30 das chuvas com o fenômeno ENOS para Santa Maria, RS. Usaram-se os dados de precipitação diária retirados de pluviogramas a partir de 01 de julho de 1978 a 30 de junho de 2008 coletados na Estação Climatológica Principal de Santa Maria, RS. As chuvas individuais e erosivas foram identificadas nos pluviogramas, classificadas em anos de El Nino, La Niña e Neutros e calculado o seu índice EI30. Também foram classificadas as chuvas em padrões de chuvas Avançado, Intermediário e Atrasado. Foi realizada a análise de correlação de Pearson e análise de regressão entre o Índice de Erosividade EI30 e o Índice Oceânico do Niño (ION) e a significância da regressão foi testada com o teste t com o objetivo de quantificar a associação entre as duas variáveis, com vistas à possível previsibilidade do potencial erosivo das chuvas a partir de anomalias de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) no Oceano Pacífico. O potencial erosivo das chuvas em Santa Maria é afetado pelo fenômeno ENOS, de modo que um maior número de chuvas tem maior potencial erosivo em anos de El Niño e em anos Neutros. A variabilidade do potencial erosivo das chuvas em Santa Maria é maior nos anos Neutros do que nos anos de anomalia da TSM. A distribuição de freqüência do índice de erosividade EI30 de chuvas individuais é assimétrica positiva em anos de El Niño, La Niña e Neutros. O padrão das chuvas é alterado em anos de anomalia da TSM no sentido de que nos anos El Niño há um leve acréscimo nas chuvas de padrão avançado e em anos de La Niña há um leve acréscimo nas chuvas de padrão atrasado, e no padrão intermediário, decrescem o número de chuvas em anos de El Niño e La Niña comparado com anos Neutros. A capacidade preditiva do potencial erosivo das chuvas em Santa Maria pelo Índice ION é fraca ou inexistente.

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