Les avancées technologiques et l'intégration massive de dispositifs électroniques nanométriques dans les objets de notre vie quotidienne ont généré une explosion des coûts de R&D, de conception et de production, ainsi que des inquiétudes sociétales quant à l'impact environnemental des déchets électroniques. En raison de procédés de production moins coûteux et à faible impact environnemental, de leur souplesse d’utilisation et de la possibilité de moduler leurs propriétés à l’infini, les molécules et polymères organiques constituent une classe de matériaux prometteuse pour la mise au point de nouveaux dispositifs électroniques. L’électronique organique couvre ainsi un vaste domaine d’applications, parmi lesquelles se trouvent les diodes électroluminescentes, les transistors à effet de champ ou les cellules photovoltaïques. Bien que la plupart de ces dispositifs soient déjà commercialisés, les processus gouvernant leur efficacité à l’échelle atomique sont loin d’être entièrement compris et maîtrisés. C’est en particulier le cas des processus de transport de charge, qui interviennent dans tous ces dispositifs.L'objectif de cette thèse est d’apporter une compréhension fondamentale des processus de transport de charge dans les semiconducteurs organiques, à partir d'approches théoriques combinant dynamique moléculaire, calculs quantiques et simulations Monte Carlo. Ce travail est développé suivant trois axes principaux:(I) Etude des relations liant l'organisation structurale et les propriétés de transport de cristaux moléculaires, et du rôle des fluctuations énergétiques dans des matériaux polymères amorphes. Des simulations Monte Carlo Cinétique (KMC) couplés au formalisme de Marcus-Levich-Jortner pour le calcul des taux de transfert ont été effectués afin de déterminer les mobilités des électrons et des trous au sein de dix structures cristallines de dérivés phtalocyanines. Dans une deuxième étude, une approche similaire a été employée afin de décrire les propriétés de transport de charge au sein d'un copolymère amorphe de fluorène-triphénylamine, ainsi que l'impact des fluctuations énergétiques sur ces dernières. La méthodologie développée permet d'obtenir, pour un faible coût calculatoire, une estimation semi-quantitative des mobilités des porteurs de charge dans ce type de système.(II) Etude de l'impact de contraintes mécaniques sur les propriétés de transport de matériaux organiques cristallins. La réponse électronique et les propriétés de transport de matériaux organiques soumis à une contrainte mécanique ont été étudiés à l'aide de simulations de dynamique moléculaire et de calculs DFT. Le rubrène cristallin et ses polymorphes, ainsi que les dérivés du BTBT, ont été considérés pour cette étude, qui révèle un couplage électromécanique inhabituel entre les différents axes cristallographiques. Les résultats démontrent en particulier que l'anisotropie structurale des monocristaux organiques conduit à une anisotropie du couplage électromécanique.(III) Etude du rôle du polyélectrolyte dans la conductivité des complexes conducteurs. Le polystyrène substitué par du bis(sulfonyl)imide est utilisé comme un contre-ion et un dopant dans les complexes conducteurs PEDOT-polyélectrolytes. En complément des analyses expérimentales, des simulations de dynamique moléculaire couplées à des calculs DFT ont été effectuées dans ces systèmes afin d'analyser l'impact de la conformation et de l'état de protonation du polyélectrolyte sur la conductivité du complexe formé avec le PEDOT.Les études décrites ci-dessus, réalisées sur différents types de matériaux en couplant différents types d'approches théoriques, ont permis d'apporter une compréhension fondamentale des propriétés de transport dans les semiconducteurs organiques. Elles mettent en particulier en évidence l'impact de l'organisation structurale, des interactions intermoléculaires et de l'application de contraintes mécaniques sur la mobilité des porteurs de charges dans ces matériaux. / With the advancement of technology, miniaturized electronic devices are progressively integrated into our everyday lives, generating concerns about cost, efficiency and environmental impact of electronic waste. Organic electronics offers a tangible solution paving the way for low-cost, flexible, transparent and environment friendly devices. However, improving the functionalities of organic (opto) electronic devices such as light emitting diodes and photovoltaics still poses technological challenges due to factors like low efficiencies, performance stability, flexibility etc. Although more and more organic materials are being developed to meet these challenges, one of the fundamental concerns still arises from the lack of established protocols that correlate the inherent properties of organic materials like the chemical structure, molecular conformation, supra-molecular arrangement to their resulting charge-transport characteristics.In this context, this thesis addresses the prediction of charge transport properties of organic semiconductors through theoretical and computational studies at the atomistic scale, developed along three main axes :(I) Structure-charge transport relationships of crystalline organic materials and the role of energetic fluctuations in amorphous polymeric organic semiconductors. Kinetic Monte-Carlo (KMC) studies employing the Marcus-Levich-Jortner rate formalism are performed on ten crystalline Group IV phthalocyanine derivatives and trends linking the crystalline arrangement to the anisotropic mobility of electrons and holes are obtained. Subsequently, KMC simulations based on the simpler Marcus formalism are performed on an amorphous semiconducting fluorene-triphenylamine (TFB) copolymer, to highlight the impact of energetic fluctuations on charge transport characteristics. A methodology is proposed to include these fluctuations towards providing a semi-quantitative estimate of charge-carrier mobilities at reduced computational cost.(II) Impact of a mechanical strain on the electronic and charge transport properties of crystalline organic materials. Crystalline rubrene and its polymorphs, as well as BTBT derivatives (well studied high mobility organic materials) are subjected to mechanical strain and their electronic response is analyzed. Employing tools like Molecular Dynamic (MD) simulations and plane wave DFT (PW-DFT) calculations, unusual electro-mechanical coupling between different crystallographic axes is demonstrated, highlighting the role of inherent anisotropy that is present in the organic single crystals which translates in an anisotropy of their electro-mechanical coupling.(III) Protonation-dependent conformation of polyelectrolyte and its role in governing the conductivity of polymeric conducting complexes. Polymeric bis(sulfonyl)imide substituted polystyrenes are currently employed as counter-ions and dopants for conducting poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), resulting in PEDOT-polyelectrolyte conducting complexes. Employing MD simulations and DFT calculations, inherent characteristics of the polyelectrolyte like its acid-base behavior, protonation state and conformation, are analyzed in conjunction with available experimental data and the role of these characteristics in modulating the conductivity of resulting PEDOT-polyelectrolyte conducting complexes is highlighted.The above studies, performed on different organic electronic systems, emphasize the importance of inherent characteristics of organic materials in governing the charge transport behavior in these materials. By considering the inherent characteristics of organic electronic materials and systematically incorporating them into simulation models, accuracy of simulation predictions can be greatly improved, thereby serving not only as a tool to design new, stable and high performance organic materials but also for optimizing device performances.

Nous avons tou(te)s été témoins des nuages d'étourneaux dans le ciel ou de la formation de bancs de poissons dans l'océan. Ce type d'organisation chez les êtres vivant se produit aussi à des échelles parfois invisibles pour l'oeil humain: celles des micro-organismes. Les suspensions de micro-nageurs présentent une dynamique riche. Elles peuvent former des structures cohérentes résultant d'un mouvement collectif, mélanger le fluides environnant et/ou modifier ses propriétés rhéologiques. Leurs comportements peuvent jouer un rôle important dans la survie, l'équilibre des espèces, leur stratégie trophique et même pour la fertilité animale. La diversité des phénomènes observés résulte de l'interaction complexe entre mécanismes de nage, processus physiologiques, processus chimiques et interactions hydrodynamiques. Comprendre et maîtriser les mécanismes impliqués fait nécessairement appel la Mécanique des Fluides. Les études expérimentales permettent de mettre en exergue certains phénomènes et parfois de les expliquer. Cependant la modélisation s'avère indispensable. Or, inclure une description fine des mécanismes de nages dans une suspension contenant des milliers (voire des millions) d'individus, implique de considérer une vaste gamme d'échelles couplées (typiquement du micron 10^-6m au millimètre 10^-3m). Décrire une physique multi-échelles pour ce type problème reste un défi majeur pour la modélisation numérique actuelle. Ainsi, dans le cadre de cette thèse nous nous proposons d'apporter une contribution dans cette direction. Nous montrerons dans une premiere partie qu'il est possible de reproduire les mécanismes de nage de façon satisfaisante à l'échelle du micro-organisme avec des modèles de différentes complexités. Nous présenterons ensuite nos développements pour étendre ces modèles a l'échelle de la suspension. Nous montrerons comment inclure simultanément les effets Browniens qui agissent sur les plus petite particules (10^-6m). Enfin, nous exploiterons l'outil mis en place pour simuler des suspensions actives. Sa capacité à reproduire certains résultats de la littérature à précision égale, à moindre coût et à plus grande échelle, permet de combler le fossé entre modèles individuels, travaux expérimentaux et modèles continus issus de la théorie cinétique. Forts de cet outil, nous tenterons de répondre à deux questions ouvertes dans la littérature expérimentale : l'origine des corrélations d'orientation dans les suspensions de microgouttes auto-propulsées et les mécanismes en jeu dans la diffusion des particules Browniennes dans les suspensions actives. / We have all witnessed the flocking of starlings in the sky and the schools of fish that form in the ocean. This kind of organization of living creatures is not limited to those that we see, but also occurs for those that we don’t : swimming microorganisms. Suspen- sions of micro-swimmers exhibit a rich dynamics. Their behaviors can play an important role in the survival of the group, its development, the balance between species, their trophic strategies and even animal fertility. They can form coherent structures due to collective motion, mix the surrounding fluid or modify its rheological properties. Such diversity results from the complex interplay between swimming strategies, physiological processes, chemical reactions and hydrodynamic interactions. Fluid Mechanics is there- fore essential to understand and master the mechanisms involved in these phenomena. While experimental studies bring out new findings and, sometimes, provide physical ex- planations, modeling remains essential. Yet, including an accurate description of the micro-swimmers in a suspension containing thousands (nay millions) individuals, requires considering a wide range of coupled scales (from one micron 10^−6m to several millimeters 10^−3m). What happens on large scales depends on sophisticated mechanisms occurring two or three orders of magnitude below. Therefore, the multiscale modeling of such phenomena is still a major challenge for the state-of-the-art numerical methods. This thesis aims at providing a contribution in that direction. In a first part, we will show that reproducing swimming mechanisms at the scale of the micro-swimmer can be achieved with various models spanning different levels of complexity. We will then present our developments to incorporate these models in an efficient framework for large scale simulations. We will show how to simultaneously account for the Brownian motion of the smallest particles (10^−6m). Our code reproduces known results from the literature with the same accuracy, but at lower cost and at larger scales, thus bridging a gap between particle-based models, experiments and continuum formulations from kinetic theory. Using the capabilities afforded by our method, we eventually address two open problems in the experimental literature : the origins of orientational correla- tions between interacting self-propelled micro-droplets and the mechanisms at play in the nonlinear enhancement of Brownian particle diffusion in active suspensions.

Distintos padrões de composição de espécies de plantas podem ser observados ao longo de metacomunidades, pois espécies variam de acordo com os diferentes tipos de ambiente e também com a distância geográfica, dado o processo de dispersão. Ainda, estes mecanismos podem causar variação temporal na composição ou abundância de espécies em um sítio devido a alterações que estes mecanismos podem sofrer. Compreender como as mudanças na composição de espécies no espaço, definida como beta diversidade, ou no tempo estão relacionadas ao clima passado, atual ou futuro podem ajudar no planejamento de conservação de uma região. Assim, esta tese esta dividida em quatro capítulos e aborda questões relacionadas com mudanças espaçotemporais na composição de espécies sob uma perspectiva de planejamento de conservação e mudanças climáticas na Mata Atlântica. O primeiro capítulo apresenta um banco de dados com a informação de ocorrência de 1917 espécies de plantas arbóreas distribuídas em 206 comunidades na Mata Atlântica, em diferentes formações florestais (Floresta Atlântica stricto sensu (s.s.), Floresta com Araucária e Floresta Estacional). O segundo capítulo relacionou padrões de beta diversidade com a efetividade da rede de áreas protegidas nas formações florestais do sul da Mata Atlântica (Floresta Atlântica, Floresta com Araucária e Floresta Estacional). Encontramos altos valores de turnover e baixo aninhamento para todas as formações florestais, por isso recomendamos que esforços adicionais precisam almejar o aumento no número de áreas protegidas, especialmente para a Floresta com Araucária e a Floresta Estacional. A maioria das áreas protegidas no sul da Mata Atlântica estão concentradas na região leste, priorizando a Floresta Atlântica s.s. O terceiro capítulo trouxe novas perspectivas sobre a dinâmica da Floresta com Araucária no tempo através da modelagem de nicho ecológica. Durante as flutuações climáticas do Quaternário, estudos palinológicos indicavam uma expansão da Floresta com Araucária, porém nossos resultados demonstraram uma retração da área de cobertura desta floresta, principalmente nas zonas de contato com outras formações florestais. Também observamos que futuramente, se a temperatura continuar aumentando como previsto, a Floresta com Araucária sofrerá uma drástica redução na sua distribuição. Por fim, o capítulo quatro investigou como as espécies de árvores estão respondendo aos efeitos de mudanças climáticas em parcelas permanentes localizadas em ecótonos de florestas Atlânticas. Os resultados mostram que espécies tropicais estão migrando em direção a áreas de maior altitude, ou seja mais frias. Espécies tropicais que já ocorrem em áreas vi de Floresta com Araucária estão apresentando maiores taxas de recrutamento e crescimento, e menor mortalidade do que espécies temperadas, características da Floresta com Araucária. / Distinct patterns of plant species composition can be observed along metacommunities, as species vary in relation to different types of environment and also to the geographic distance, given the dispersal process. These mechanisms may yet lead temporal variation in species composition or abundance in a given place due to fluctuations on these mechanisms. Understanding how changes in species composition across the space, defined as beta diversity, or in time are related with past, current and future climate changes can help conservation planning in a given region. Thus, this thesis is divided into four chapters and discusses shifts in species composition across space and time under the perspective of conservation planning and climate changes in the Atlantic Forest. The first chapter shows a database with 1917 tree species occurrence distributed in 206 sites across distinct forest formations in the Atlantic Forest biome (Atlantic Rainforest, Araucaria Forest and Seasonal Forest). The second chapter related beta diversity patterns with the effectiveness of the current network of protected areas in southern Brazilian Atlantic forests (Atlantic Rainforest, Araucaria Forest and Seasonal Forest). We found high values of turnover and low nestedness for all forest formations, thus additional conservation efforts must target an increase in the number of protected areas, especially for the Araucaria Forest and the Seasonal Forest. Most protected areas are currently limited to the eastern region and prioritize the Atlantic Rainforest. The third chapter brought new insights about the Araucaria Forest dynamics in time through ecological niche models. During the climatic fluctuations of the Quaternary, palynological studies indicated an expansion of the Araucaria Forest, however our results demonstrated an overall retraction of the cover area, mainly in boundary zones with other forest formations. Yet, we showed that in the future, if the temperature continues to increase as expected, the Araucaria Forest would suffer a drastic reduction in its distribution. Finally, the fourth chapter investigated how tree species are responding to climatic changes in permanent plots located in Atlantic forests ecotones. Our results showed that tropical species are migrating towards to colder areas in higher altitudes. Tropical species that already occur in Araucaria Forest areas are even presenting higher rates of recruitment and growth, and lower mortality than temperate species characteristics from the Araucaria Forest.

Este trabalho tem como objetivos analisar as semelhanças das respostas dos países da Zona do Euro aos choques na política monetária e no câmbio (identificados através de restrições de sinais nas funções impulso-resposta) e investigar a simetria das flutuações na taxa de crescimento do nível de atividade na região através da análise da importância relativa da resposta do crescimento do PIB destes países aos choques comum e específico identificados pelo modelo FAVAR utilizado, que foi estimado através de um método Bayesiano desenvolvido para incorporar prioris de Litterman (1986). A importância do choque comum (relativamente ao específico) nos diversos países, fornece uma medida do grau de integração dos diversos membros da Zona do Euro. O trabalho contribui para a análise do grau de integração dos países da Zona do Euro ao utilizar uma metodologia que permite o uso de um amplo conjunto de variáveis e ao identificar o grau de simetria das flutuações na taxa de crescimento do nível de atividade dos membros da região através da identificação dos choques comuns e específicos. Foram utilizados dados trimestrais de 1999.I a 2013.I para os 17 países da região. Os resultados encontrados apontam para a existência de uma maior integração entre as grandes economias da Zona do Euro ( com exceção da França) e uma integração menor para as menores economias (com exceção da Finlândia). / This dissertation aims at analyzing the similarities of the responses of countries in the Eurozone to shocks in the monetary policy and exchange rate policy (identified through restrictions on the signs in the impulse-response functions) and to investigate the symmetry of fluctuations in the rate of growth of the level of activity in the region by analyzing the relative importance of the response of GDP growth in these countries to common and specific shocks identified by the FAVAR model used in the paper, which was estimated using a Bayesian method developed to incorporate priors of Litterman (1986). The importance of the common shocks (in the particular) in many countries provides a measure of the degree of integration of several members of the Eurozone. The dissertation contributes to the analysis of the degree of integration of the countries of the Eurozone by using a methodology that allows the use of a big set of variables and to identify the degree of symmetry of the fluctuations in the growth rate of the activity level of members region through the identification of common and specific shocks. Using quarterly data from 1999.I to 2013.I for 17 countries in the region, the results show the existence of greater integration among the major economies of the Eurozone (except France) and lesser integration among the small economies (with the exception of Finland).

Distintos padrões de composição de espécies de plantas podem ser observados ao longo de metacomunidades, pois espécies variam de acordo com os diferentes tipos de ambiente e também com a distância geográfica, dado o processo de dispersão. Ainda, estes mecanismos podem causar variação temporal na composição ou abundância de espécies em um sítio devido a alterações que estes mecanismos podem sofrer. Compreender como as mudanças na composição de espécies no espaço, definida como beta diversidade, ou no tempo estão relacionadas ao clima passado, atual ou futuro podem ajudar no planejamento de conservação de uma região. Assim, esta tese esta dividida em quatro capítulos e aborda questões relacionadas com mudanças espaçotemporais na composição de espécies sob uma perspectiva de planejamento de conservação e mudanças climáticas na Mata Atlântica. O primeiro capítulo apresenta um banco de dados com a informação de ocorrência de 1917 espécies de plantas arbóreas distribuídas em 206 comunidades na Mata Atlântica, em diferentes formações florestais (Floresta Atlântica stricto sensu (s.s.), Floresta com Araucária e Floresta Estacional). O segundo capítulo relacionou padrões de beta diversidade com a efetividade da rede de áreas protegidas nas formações florestais do sul da Mata Atlântica (Floresta Atlântica, Floresta com Araucária e Floresta Estacional). Encontramos altos valores de turnover e baixo aninhamento para todas as formações florestais, por isso recomendamos que esforços adicionais precisam almejar o aumento no número de áreas protegidas, especialmente para a Floresta com Araucária e a Floresta Estacional. A maioria das áreas protegidas no sul da Mata Atlântica estão concentradas na região leste, priorizando a Floresta Atlântica s.s. O terceiro capítulo trouxe novas perspectivas sobre a dinâmica da Floresta com Araucária no tempo através da modelagem de nicho ecológica. Durante as flutuações climáticas do Quaternário, estudos palinológicos indicavam uma expansão da Floresta com Araucária, porém nossos resultados demonstraram uma retração da área de cobertura desta floresta, principalmente nas zonas de contato com outras formações florestais. Também observamos que futuramente, se a temperatura continuar aumentando como previsto, a Floresta com Araucária sofrerá uma drástica redução na sua distribuição. Por fim, o capítulo quatro investigou como as espécies de árvores estão respondendo aos efeitos de mudanças climáticas em parcelas permanentes localizadas em ecótonos de florestas Atlânticas. Os resultados mostram que espécies tropicais estão migrando em direção a áreas de maior altitude, ou seja mais frias. Espécies tropicais que já ocorrem em áreas vi de Floresta com Araucária estão apresentando maiores taxas de recrutamento e crescimento, e menor mortalidade do que espécies temperadas, características da Floresta com Araucária. / Distinct patterns of plant species composition can be observed along metacommunities, as species vary in relation to different types of environment and also to the geographic distance, given the dispersal process. These mechanisms may yet lead temporal variation in species composition or abundance in a given place due to fluctuations on these mechanisms. Understanding how changes in species composition across the space, defined as beta diversity, or in time are related with past, current and future climate changes can help conservation planning in a given region. Thus, this thesis is divided into four chapters and discusses shifts in species composition across space and time under the perspective of conservation planning and climate changes in the Atlantic Forest. The first chapter shows a database with 1917 tree species occurrence distributed in 206 sites across distinct forest formations in the Atlantic Forest biome (Atlantic Rainforest, Araucaria Forest and Seasonal Forest). The second chapter related beta diversity patterns with the effectiveness of the current network of protected areas in southern Brazilian Atlantic forests (Atlantic Rainforest, Araucaria Forest and Seasonal Forest). We found high values of turnover and low nestedness for all forest formations, thus additional conservation efforts must target an increase in the number of protected areas, especially for the Araucaria Forest and the Seasonal Forest. Most protected areas are currently limited to the eastern region and prioritize the Atlantic Rainforest. The third chapter brought new insights about the Araucaria Forest dynamics in time through ecological niche models. During the climatic fluctuations of the Quaternary, palynological studies indicated an expansion of the Araucaria Forest, however our results demonstrated an overall retraction of the cover area, mainly in boundary zones with other forest formations. Yet, we showed that in the future, if the temperature continues to increase as expected, the Araucaria Forest would suffer a drastic reduction in its distribution. Finally, the fourth chapter investigated how tree species are responding to climatic changes in permanent plots located in Atlantic forests ecotones. Our results showed that tropical species are migrating towards to colder areas in higher altitudes. Tropical species that already occur in Araucaria Forest areas are even presenting higher rates of recruitment and growth, and lower mortality than temperate species characteristics from the Araucaria Forest.

The purpose of this study was to determine the informational value of FASB Statement No. 33 current cost disclosures using the analytical technique of industry-wide decomposition analysis. The industry-wide decomposition model was used to measure the informational content of both the historical cost balance sheets (reported in the firm's annual reports) and the current cost balance sheets (prepared from the current cost disclosures) of firms in the Electric Services and Retailers industries. The two measures were then compared to determine the informational value of FASB Statement No. 33 current cost disclosures.

Apresentamos uma teoria para obtenção de seções de choque de espalhamento inelástico de luz via mecanismos de flutuações de densidade de carga e spin em um gás de elétrons não-uniforme formado por um sistema multi-camadas de GaAs periodicamente &#948-dopadas com concentração eletrônica relativamente alta. Os cálculos, onde estão inclusos efeitos da interação coulombiana entre os portadores, efeitos de correlação e troca dinâmicos e o acoplamento com fônons LO, foram efetuados em condições de extrema ressonância com o gap de split-off do GaAs. Em tais condições, a estrutura detalhada dos níveis de energia dos buracos de spin-split torna-se extremamente importante e é fundamental para o surgimento do espectro de partícula independente apresentado nos espectros polarizados. Este comportamento é revelado através da seção de choque de espalhamento que consiste da parte imaginária de uma função resposta constituída de um termo de caráter de partícula independente e outro de caráter coletivo. De forma a levar em conta o amortecimento das flutuações de densidade, propõe-se uma função espectral baseada na conservação da corrente local. Comparação com formas de linha experimentais disponíveis para o caso de espectros despolarizados mostram excelente concordância. No caso dos espectros polarizados a concordância se deu em nível semi-quantitativo, já que excitações de caráter coletivo obtidas experimentalmente apresentaram intensidade menor do que aquelas fornecidas pela teoria. Tal discrepância é atribuída a efeitos de desordem introduzidas no processo de dopagem e que implicam na quebra das regras de conservação de momentum. / We present a theory for the inelastic light scattering cross-section for the mechanisms of charge and spin-density fluctuations in the relatively high concentration of the non-uniform electron gas of a multi-layered &#948-doped GaAs system. The calculations are done in conditions of extreme resonance with the spin-split edge of GaAs and include the effects of Coulomb interactions between the carriers, dynamical exchange-correlations and coupling with LO phonons. In such conditions, the detailed energy level structure of the spin-split holes becomes extremely important and is responsible by the single-particle behavior presented in the polarized spectrum. This behavior revealed by the scattering cross-section derived from the imaginary part of a response function, consists of a term showing single particle character and another displaying collective character. To include the damping of the density fluctuations, a spectral function is proposed based on the foreknowledge that the local current must be conserved. Comparison with the available experimental line-shapes for the depolarized spectra show excellent agreement. In the case of polarized spectra the agreement was given in semi-quantitative terms as experimental collective excitations present less intensity than those calculated by the theory. Such difference is attributed to disorder effects produced during the doping process which results in break down of momentum conservation rules.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-26T15:56:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESECAMARGO2016.pdf: 15058868 bytes, checksum: 6592263913f5c42e961d6608f27df3e1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T15:56:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESECAMARGO2016.pdf: 15058868 bytes, checksum: 6592263913f5c42e961d6608f27df3e1 (MD5) Previous issue date: 2016-08-25 / CAPES / A geodiversidade de uma plataforma continental se refere à heterogeneidade de feições geológicas e geomorfológicas e determinam a ocorrência de paisagens submersas e hábitats bentônicos específicos. Muitas vezes, aspectos abióticos do assoalho marinho são usados como indicadores substitutos de hábitats bentônicos e subsidiam iniciativas em prol de sua conservação e manejo. No sentido de investigar a geodiversidade e as paisagens submersas da Plataforma Continental Sul de Pernambuco (PCSPE), as bacias hidrográficas costeiras e o assoalho marinho, entre as profundidades de 10 e 120 metros, foram analisadas através de técnicas de geoprocessamento, levantamentos batimétricos e videográficos. A tese buscou identificar os padrões espaciais da geodiversidade e paisagens submersas e contribuir para a conservação da biodiversidade local, em especial, àquela relacionada aos substratos consolidados. O MDE da porção emersa da área (9.085 km2) permitiu a identificação de feições topográficas, como o Planalto da Borborema e o Lineamento Pernambuco. Além disto, subsidiou a caracterização morfométrica das bacias hidrográficas, evidenciando as do Rio Una e Rio Sirinhaém, como as maiores e mais importantes. No tocante à porção submersa da área, a compilação de 559.365 pontos batimétricos permitiu a geração de um MDE (971 km2), revelando a presença marcante de três canais submersos e de degraus nas faixas de profundidade de 16-20, 20-23, 25-30, 35-40 e 50-55 m. 287 seções transversais realizadas no MDE permitiram identificar e descrever setores topograficamente distintos ao longo dos canais submersos. Tal heterogeneidade provavelmente está relacionada com períodos de estabilização, durante as oscilações do nível do mar. 64 amostras de sedimentos com teores de cascalho, areia, silte e argila, 49 amostras com teores de carbonato de cálcio, bem como a localização de 29 fundos consolidados registrados em sonogramas permitiram a caracterização da cobertura sedimentar da PCSPE. A mesma, mostrou-se predominantemente carbonática, com maiores contribuições de areias e cascalhos biogênicos, demonstrando a importância dos organismos secretores de carbonato de cálcio, bem adaptados a águas rasas, quentes e iluminadas. A integração de dados de topografia e de variações eustáticas do nível do mar possibilitou a proposição de um modelo paleogeográfico para a plataforma continental leste brasileira, que apresentou potencial para a ocorrência de pelo menos 15 canais submersos, entre os estados da PB, PE e AL, diante das características morfométricas entre as bacias hidrográficas, influenciadas pelo Planalto da Borborema. A análise da distribuição de declividade na PCSPE demonstrou que a área é predominantemente plana, salvo junto às topografias acidentadas dos canais submersos e da borda da plataforma, e pontualmente na plataforma continental interna. Através da análise de 03 vídeo-transectos, em dois setores distintos do Canal da Zieta, foi evidenciada a vocação da declividade, como indicador substituto de substratos consolidados. Aparentemente, os relevos ondulados da PCSPE indicam a ocorrência de paisagens submersas dominadas por este tipo de substrato. Um número maior e diverso de vídeo-transectos, bem como a integração com dados biológicos, são altamente recomendados, para que, através de análises mais robustas, a relação da declividade do terreno, como indicador substituto de ambientes recifais, seja consolidada. A localização restrita dos relevos acidentados forneceu uma visão da provável reduzida distribuição desses ambientes, podendo contribuir para o desenho mais adequado de Áreas Marinhas Protegidas. O potencial de ocorrência de canais submersos na plataforma continental leste brasileira sugere a replicação dos esforços aqui reunidos. Com dezenas de quilômetros de extensão, profundidades de até 40 metros, e aparentemente, concentrando biodiversidade, os canais submersos devem ser considerados importantes feições topográficas da região, não apenas por suas dimensões, mas também por sua importância ambiental e socioeconômica. / The geodiversity of a continental shelf refers to the heterogeneity of geological and geomorphological features and determine the occurrence of specific seascapes and benthic habitats. Often, abiotic aspects of the seafloor are used as surrogate of benthic habitats and subsidize initiatives for their conservation and management. In order to investigate the geodiversity and seascapes of the South Continental Shelf of Pernambuco (PCSPE), the coastal watersheds and the seafloor, between depths of 10 and 120 meters, were analyzed by geoprocessing techniques, bathymetric and videographic surveys. The thesis sought to identify the spatial patterns of geodiversity and seascapes and contribute to the conservation of local biodiversity, in particular to that related to consolidated substrates. A DEM of the emerged portion of the study area (9,085 km2) allowed the identification of topographic features, such as the Borborema Plateau and the Pernambuco Lineament. In addition, it subsidized the morphometric characterization of the coastal watersheds, evidencing those of Una and Sirinhaém rivers, as the largest and most important. As for the submerged portion of the study area, the compilation of 559.365 bathymetric points allowed the generation of an DEM (971 km2), revealing the remarkable presence of three submerged channels and of steps in the depth ranges of 16-20, 20-23 , 25-30, 35-40 and 50-55 m. 287 cross sections performed in the DEM allowed to identify and describe 11 topographically distinct sectors along the submerged channels. Such heterogeneity is probably related to periods of stabilization during sea level oscillations. 64 sediment samples with gravel, sand, silt and clay contents, 49 samples with calcium carbonate contents, as well as the location of 29 consolidated substrates recorded in sonograms allowed the characterization of the sedimentary cover of the PCSPE. It was predominantly carbonatic, with a higher contribution of biogenic sands and gravel, demonstrating the importance of calcium carbonate secreting organisms, well adapted to shallow, warm and illuminated tropical waters. The integration of topography data and eustatic variations of the sea level allowed the proposal of a paleogeographic model for the East Brazilian Continental Shelf, which presented potential for the occurrence of at least 15 submerged channels, among the states of PB, PE and AL, due to the morphometric similarities between the watersheds, influenced by the Borborema Plateau. The analysis of the slope distribution in the PCSPE showed that the area is predominantly flat except for the rugged topographies of the submerged channels and the shelf edge, and occasionally on the internal continental shelf. Through the analysis of 03 video-transects, in two distinct sectors of the Zieta Channel, the vocation of slope was evidenced as a surrogate of consolidated substrates. Apparently, the wavy reliefs of PCSPE indicate the occurrence of submerged landscapes dominated by this type of substrate. A larger and diverse number of video transects, as well as integration with biological data, are highly recommended, so that, through more robust analyzes, the relationship of the terrain slope as a surrogate of reef environments would been consolidated. The restricted location of the rugged reliefs provided an insight into the likely reduced distribution of these environments and could contribute to the most appropriate design of Protected Marine Areas. The potential of submerged channels in the East Brazilian Continental Shelf suggests the replication of the efforts gathered here. The submerged channels, with tens of kilometers of depth, depths of up to 40 meters, and apparently concentrating biodiversity, should be considered important topographic features of the region, not only because of their size, but also because of their environmental and socioeconomic importance.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-11-11T13:03:47Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-11-11T13:03:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho desenvolveu um novo método para a detecção de contornos em imagens digitais que apresentam objetos de interesse muito próximos e que contêm complexidades associadas ao fundo da imagem como variação abrupta de intensidade e oscilação de iluminação. O método desenvolvido utiliza lógicafuzzy e desvio padrão da declividade (Desvio padrão da declividade fuzzy - FuzDec) para o processamento de imagens e detecção de contorno. A detecção de contornos é uma tarefa importante para estimar características de escoamento bifásico através da segmentação da imagem das bolhas para obtenção de parâmetros como a fração de vazio e diâmetro de bolhas. FuzDec foi aplicado em imagens de instabilidades de circulação natural adquiridas experimentalmente. A aquisição das imagens foi feita utilizando o Circuito de Circulação Natural (CCN) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Este circuito é completamente constituído de tubos de vidro, o que permite a visualização e imageamento do escoamento monofásico e bifásico nos ciclos de circulação natural sob baixa pressão.Os resultados mostraram que o detector proposto conseguiu melhorar a identificação do contorno eficientemente em comparação aos detectores de contorno clássicos, sem a necessidade de fazer uso de algoritmos de suavização e sem intervenção humana. / t / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / In this work a procedure is studied for pattern classification related to different types of data, namely: (1) signals obtained from ultrasonic testing ( pulse-echo technique) and magnetic signals obtained from BarkhÃusen noise in samples of ferritic-pearlitic carbon steel tubes which, due to temperature effects, have shown microstructural changes as consequence of the total or partial transformation of the pearlite into spherodite; (2) images built from TOFD ultrasonic testing and 8 bit digital radiographic images obtained from carbon steel 1020 sheets, with different welding defects. From the data obtained, images have been considered with the defects as lack of fusion, lack of penetration, porosity and images without defect. For this aim, non-conventional mathematical techniques have been used for the preprocessing of the data, namely, the statistical analyses, Hurst analysis (RSA) and detrended fluctuation analysis (DFA), and fractal analyses, box counting analysis (BCA) and minimal cover analysis (MCA). The curves obtained with the initial mathematical treatment, discrete functions of the temporal window width, have been handled with the supervised and non-supervised pattern recognition techniques known as principal component analysis and Karhunen-LoÃve (KL) transformation analysis respectively. With respect to the magnetic signals, the KL classifier has been shown to be very efficient when applied to DFA obtained from the magnetic flux, with a success rate around 94%. On the other hand, for the magnetic noise signals we have not obtained an acceptable success rate independently of the pre-processing used. However, when were considered the curves obtained by concatenating all curves of the pre-processing was obtained a consistent average success rate of 85%. As far as the rate of success of the PCA classifier is concerned, an excellent success of 96% has been reached for concatenated curves of selected data of magnetic noise only. As far as the analyses of the backscattered ultrasonic signals is concerned, it was not possible to classify the different stages of the microstructural degradation by using KL or PCA independently of the pre-processing used. As far as the analyses of the D-scan images are concerned, by applying PCA a rate of success of 81% has been obtained with MCA data, 73% has been obtained by concatenating all curves from the different fractal and statistical analyses and around 85% when concatenating the best individual results (DFA and MCA). On the other hand, considering the KL classifier, high success rates have been verified for the training stage, between 96% and 99%, and a maximum success rate (100%), when concatenating all analyses. With respect to the testing results, the best success rate which has been reached was approximately 77%, when concatenating all the curves obtained from the statistical and fractal pre-processing. For the digitalized radiographic images, relevant individual rates of success (between 70% and 90%) for the training set (consisting of all data) have been obtained for the classifier KL only, and a 100% success rate, when concatenating all the curves obtained from the pre-processing of the images. / Neste trabalho estudou-se uma metodologia de classificaÃÃo de padrÃes relacionados a dois tipos de dados: (1) sinais obtidos atravÃs dos ensaios ultrassÃnicos (tÃcnica pulso-eco) e sinais magnÃticos obtidos atravÃs de ruÃdo Barkhausen realizados em amostras de tubos de aÃo carbono ferrÃtico-perlÃtico que devido aos efeitos da temperatura de trabalho apresentaram mudanÃas microestruturais decorrentes da transformaÃÃo parcial ou total da perlita em esferoiditas; e (2) imagens construÃdas a partir de ensaios ultrassÃnicos (tÃcnica TOFD) e imagens radiogrÃficas digitais de chapas de aÃo carbono 1020 soldadas, obtidas com resoluÃÃo de 8bits, nas quais foram inseridos diversos tipos de defeitos de soldagem. Dos dados gerados, foram estudadas as imagens com os defeitos de falta de fusÃo (FF), falta de penetraÃÃo (FP), porosidade (PO) e uma classe designada como sem defeito (SD). Para tanto, utilizaram-se de tÃcnicas matemÃticas nÃo convencionais no prÃ-processamentos dos dados conhecidas como anÃlises estatÃsticas de Hurst (RSA) e flutuaÃÃo sem tendÃncia (DFA) e as anÃlises fractais de contagem de caixas (BCA) e de mÃnima cobertura (MCA). Em seguida as curvas obtidas desse tratamento matemÃtico inicial, funÃÃes discretas da largura da janela temporal, foram utilizadas na alimentaÃÃo das tÃcnicas de reconhecimento de padrÃes nÃo supervisionada e supervisionada conhecidas, respectivamente, como anÃlise de componentes principais (PCA) e anÃlise da transformaÃÃo de Karhunen-LoÃve (KL). Em relaÃÃo aos estudos dos sinais magnÃticos, o classificador KL mostrou-se eficiente quando aplicado Ãs DFA do fluxo magnÃtico, com uma taxa de sucesso em torno de 94%. Jà para os sinais do ruÃdo magnÃtico nÃo se obteve uma taxa de sucesso aceitÃvel, independente do prÃ-processamento utilizado. Entretanto quando todas as curvas de todas as anÃlises, dos dois tipos de sinais magnÃticos (ruÃdo e fluxo), foram concatenadas, obteve-se uma taxa mÃdia de sucesso consistente de aproximadamente 85%. No tocante Ãs taxas de sucesso do classificador PCA, somente para o ruÃdo magnÃtico e considerando todas as curvas concatenadas para um grupo de dados selecionados, conseguiu-se uma taxa de sucesso de 96%. A respeito das anÃlises dos sinais ultrassÃnicos retroespalhados, tambÃm nÃo foi possÃvel classificar, nem com a KL e nem com a PCA, os diferentes estÃgios de degradaÃÃo microestrutural, independemente do prÃ-processamento utilizado. No tocante Ãs analises das imagens D-scan, obteve-se com a PCA, taxas de sucesso de 81% considerando apenas os dados das MCA, 73% quando as curvas de todas as anÃlises estatÃsticas e fractais foram concatenadas, e em torno de 85%, quando apenas as curvas das melhores anÃlises (DFA e MCA) foram concatenadas. Jà considerando o classificador KL, verificaram-se taxas de sucesso na etapa de treinamento, entre 96% e 99%, e mÃxima taxa de sucesso (100%) no caso dos vetores de todas as anÃlises concatenados. Em relaÃÃo aos resultados dos testes, a melhor taxa de sucesso alcanÃada foi aproximadamente de 77% quando se concatenaram todas as curvas oriundas dos prÃ-processamentos estatÃsticos e fractais. Com respeito Ãs imagens radiogrÃficas digitalizadas somente com o classificador KL (na etapa de treinamento, com 100% dos vetores) obtiveram-se taxas de sucesso individuais entre 70 e 90% de acertos e 100% de sucesso na classificaÃÃo quando se concatenaram as curvas de todos os prÃ-processamentos das imagens.