Les objectifs de cette thèse étaient (i) d'étudier les mécanismes par lesquels les nématodes bactérivores régulent les flux de nutriments (N et P) dans la rhizosphère du riz pluvial dans un sol ferrallitique de Madagascar, (ii) d'étudier les effets des interactions bactéries – bactérivores sur les fonctions de la plante (croissance et nutrition), et (iii) d'évaluer les principaux facteurs contrôlant la boucle microbienne des sols dans une optique d'intensification. Notre modèle biologique comprenait Acrobeloides sp. (Cephalobidae) et Oryza sativa (Poaceae).Deux voies ont été proposées pour expliquer les effets positifs des bactérivores sur la disponibilité des nutriments et les fonctions de la plante: voie de minéralisation et voie d'exploration. Afin d'identifier l'implication de chaque voie dans les flux de P inorganique à l'interface sol-plante nous avons utilisé le radio-isotope 32P comme traceur. Lorsque le pH du sol est corrigé par l'ajout de dolomie, la présence des nématodes bactérivores améliore la minéralisation nette de P, la production de biomasse et la nutrition de la plante sans modifier la ramification du système racinaire, contrairement à ce qui a été observé par certains auteurs en présence de protistes. En effet, en présence de nématodes et de dolomie, la L-value dans les parties aériennes de la plante augmente de 49%, la biomasse totale de la plante augmente de 22%, et la quantité de P total dans les tissus de la plante augmente de 9%. Ainsi, Acrobeloides sp. stimule le prélèvement de P par la plante via la voie nutritionnelle ou voie de minéralisation.Les effets de Acrobeloides sp. sur les fonctions de la plante sont variables (positives, neutres, négatives), en fonction des pratiques agricoles et des caractéristiques abiotiques du sol. Tout d'abord, ces effets peuvent dépendre de la variété de riz puisque l'attractivité des nématodes Acrobeloides sp. par la rhizosphère du riz varie en fonction des variétés de riz pluvial, plus précisément en fonction de la composition et de la quantité d'exsudats racinaires libérés par la plante. Ensuite, l'activité mutualiste des nématodes est influencée (maximisée) par la présence d'arbres (agroforesterie) dans la parcelle de riz pluvial. En plus des plantes, les paramètres édaphiques étaient des facteurs clés. L'activité mutualiste des nématodes est fortement limitée par le pouvoir fixateur des Ferralsols. Ainsi, l'ajout de dolomie limite la capacité de sorption de P du sol et améliore l'activité mutualiste des nématodes bactérivores. Enfin, l'activité mutualiste des nématodes sur la croissance et la nutrition du riz pluvial est favorisée par les valeurs élevées de pH et de teneur en Mg dans le sol. Pour conclure nous avons trouvé qu'il est possible d'intensifier l'activité mutualiste des nématodes bactérivores dans un sol tropical pauvre à travers des pratiques agricoles spécifiques (gestion des sols, agroforesterie). / Using Acrobeloides sp. (Cephalobidae) and Oryza sativa (Poaceae), we aimed at (i) studying the effects of bacterivorous nematodes on plant functions growing in a nutrient-poor soil in Madagascar, (ii) testing the mechanisms involved in the mutualistic activity of the bacterivorous nematodes in a strong P-depleted Ferralsol from the highlands of Madagascar, and (iii) identifying the agronomic and edaphic factors that can drive the soil microbial loop.Two pathways have been proposed to explain the positive effects of bacterial-feeders on nutrients availability and plant functions: mineralization pathway and exploration pathway. In order to test the involvement of each pathway in the mutualistic activity of bacterivorous nematodes, we assessed the effect of nematodes inoculation on inorganic P flows from soil to plant using the 32P labelling technique. When the soil pH was corrected with dolomite lime, we showed that the presence of Acrobeloides sp. improved net P mineralization and plant (Oryza sativa) functions (growth and nutrition) but did not alter lateral root growth as protists do. Indeed, in the presence of nematodes and dolomite, the shoot L-value increased by 49%, the plant total biomass increased by 22% and the plant total P amount increased by 9%. Thus, Acrobeloides sp. increased plant P uptake through the "nutritional" or "mineralization" pathway.The effects of Acrobeloides sp. on Oryza sativa functions were variable (positive, neutral or negative) according to agricultural practices and soil abiotic variables. First, these effects may depend on the rice cultivar used in the experiment. Indeed, the nematodes attractancy to root-adhering soils varied according to upland rice cultivar, probably according to the amount and composition of root exudates. The mutualistic activity of nematodes is also influenced (maximized) by the presence of trees (agroforestry) in the rice field. Besides plants, the abiotic soil parameters were key drivers. The mutualistic activity of nematodes was strongly limited by the ability of Ferralsols to precipitate and chemisorb phosphates. The addition of dolomite lime limited phosphates sorption on soil and enhanced the mutualistic activity of the nematodes. Also, the high values of soil pH and Mg content tended to increase the mutualistic activity of the bacterivorous nematodes on rice growth and nutrition. To conclude, we found that it is possible to drive the mutualistic activity of bacterivorous nematodes in poor tropical soils through specific soil and agricultural practices.

Com a urbanização crescente no Brasil, o mapeamento de eventos perigosos mostra-se cada vez mais necessário para que se reduzam transtornos socioeconômicos nos municípios brasileiros. O objetivo principal da pesquisa foi elaborar mapas de suscetibilidade a eventos perigosos de natureza geológica e hidrológica, para a área urbana e de expansão urbana (148,97 km²) do município de São Carlos – SP. A análise foi feita em ambiente de SIG (Sistemas de Informação Geográfica), e combinou abordagens qualitativas e quantitativas de mapeamento de eventos perigosos, propostas pelo Working Group Committee on Risk Assessment (1997). Como método, analisou-se a freqüência dos eventos históricos em função da área (km²) dos condicionantes cartografados nos mapas temáticos (probabilidades iniciais). Os condicionantes foram analisados isoladamente e combinados, na forma de classes de terreno. O inventário dos registros históricos (482 registros) dos eventos foi feito com os dados de jornais, defesa civil e imagens de satélite entre os anos de 1965 a 2016. Foram elaborados os mapas de suscetibilidade para: movimentos de encosta, erosão pluvial, solos colapsíveis e enchentes/inundações. O método utilizado mostrou-se eficiente, visto que os objetivos da pesquisa foram alcançados. Foi possível validar os mapas de suscetibilidade, com as características do meio físico observadas em trabalhos de campo e dados de ensaios geotécnicos. Os eventos mais críticos para o município são as enchentes/inundações e alagamentos, erosões pluviais e movimentos de encostas causam pequenos transtornos, principalmente em consequência do relevo suave da região. Apesar da base cartográfica estar na escala 1:10.000, os mapas são apresentados na escala 1:20.000, com o objetivo destes serem impressos em papéis no formato A1. / With the increasing urbanization in Brazil, hazardous events mapping has become increasingly necessary to reduce socioeconomic disorders in Brazilian citys. The main goal of the research was to elaborate susceptibility maps to dangerous events of geological and hydrological nature, for the urban area and urban expansion (148,97 km²) to the city of São Carlos - SP. The analysis was done in a GIS environment (Geographic Information Systems), and combined qualitative and quantitative approaches of hazardous events mapping, proposed by the Working Group Committee on Risk Assessment (1997). The frequency of historical events was analyzed according to the area of the conditioners mapped on the thematic maps (prior probabilitys). The conditioners were analyzed separately and then combined, in the form of land classes. The inventory of historical records (482 records) of events was done with acquired data from newspapers, civil defense and satellite images between the years 1965 to 2016. Susceptibility maps were developed for slope movements, water erosion, collapsible soils and floods. This method proved to be efficient, since the research objectives were achieved. It was possible to validate the susceptibility maps, with the characteristics of the physical environment observed in field work and geotechnical data. The most critical events in São Carlos are floods, rainfall erosions and slope movements cause minor damage, as a result of the region\'s soft relief. Although the cartographic base is in the 1:10.000 scale, the maps are presented in the 1:20.000 scale, with the purpose of being printed on A1 format paper.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-01-05T13:09:41Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 9544233 bytes, checksum: 67a4854cf3a43adf8a531c196cbfb7d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-05T13:09:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 9544233 bytes, checksum: 67a4854cf3a43adf8a531c196cbfb7d2 (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Green areas of the city are occupied increasingly by buildings and waterproofing floors, and this implies lower quality in urban environments, since the effect of vegetation in these areas goes far beyond the landscape, it is responsible for purification air, moisture maintenance, thermal equilibrium, among other benefits. Given the lack of green space, and knowing that the roofs are in a significant percentage of impermeable areas, it is defended here the use of vegetated roofs, in order to increase the green of the cities and enjoy its benefits. An extensive green roof modular technology developed on a pre-molded cement, which uses the residue of footwear (EVA) was investigated here, from its conception to its evaluation. In the methodological procedures the following milestones have been met: module design (called block TEVA) and from mold to manufacture, experimental moldings with definition of proportions among the cementitious composite materials, green roof systems simulations, the modular system installation in real scale for plant development monitoring, and prototype scale to evaluate the thermal behavior and in four other types of coverage (exposed slab, ceramic roof, fiber cement roof, green roof with concrete blocks). Comparing the same prototypes, was also made an assessment of rainwater drained by different types of roof coverings. Based on the results it can be concluded that the module designed to be sometimes vegetated, sometimes be used as floor, has geometry, mechanical strength, lightness and water permeability suitable for the type of green roof proposed. The modules also allowed a good development of vegetation. A thermal evaluation confirmed that the green roof with TEVA modular blocks provided a better thermal balance and reduced indoor air temperature when compared with other types of coverage. The analysis of rainwater drained by different systems, modular green roof with TEVA block was also the one with the best performance, significantly reducing the volume of runoff. / As áreas verdes da cidade estão sendo ocupadas cada vez mais pelas edificações e impermeabilizações de pavimentos e isto implica em menor qualidade nos ambientes urbanos, uma vez que o efeito da vegetação nesses espaços vai muito além do paisagístico, sendo responsável pela purificação do ar, manutenção da umidade, equilíbrio térmico, entre outros benefícios. Diante da falta do espaço para o verde, e sabendo que os telhados constituem-se em uma porcentagem significativa das áreas impermeabilizadas, defende-se aqui a utilização dos telhados vegetados a fim de se aumentar o verde das cidades e aproveitar os seus benefícios. Uma tecnologia modular de telhado verde extensivo desenvolvida à base de um pré-moldado cimentício, que utiliza resíduo da indústria de calçado (EVA), foi investigada aqui desde sua concepção até a sua avaliação. Nos procedimentos metodológicos foram cumpridas as seguintes etapas: concepção do módulo (denominado bloco TEVA) e do molde para sua fabricação, moldagens experimentais com definição das proporções entre os materiais do compósito cimentício, simulações de sistemas de telhados verdes, instalação do sistema modular em escala real para acompanhamento do desenvolvimento vegetal, e em escala de protótipo para avaliação do comportamento térmico, comparado com quatro outros tipos de coberturas (laje exposta, telhado cerâmico, telhado de fibrocimento, telhado verde com blocos de concreto). Comparando os mesmos protótipos, também foi feita uma avaliação da água pluvial drenada pelos diferentes tipos de coberturas. Com base nos resultados pode-se concluir que o módulo idealizado para ora ser vegetado, ora ser utilizado como piso, tem geometria, resistência mecânica, leveza e permeabilidade à água satisfatórios para o tipo de telhado verde proposto. Os módulos também permitiram um bom desenvolvimento da vegetação. A avaliação térmica confirmou que o telhado verde modular com blocos TEVA promoveu um maior equilíbrio térmico e reduziu a temperatura do ar interno, quando comparado com os outros tipos de coberturas. Quanto à análise da água pluvial drenada por diferentes sistemas, o telhado verde modular com bloco TEVA também foi o que apresentou o melhor desempenho, diminuindo significativamente o volume da água escoada.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1701770 bytes, checksum: df336a3ba31c20c51b489e214ecd333b (MD5) Previous issue date: 2011-04-29 / Airport environments are great water consumers and use significant amounts of these resources to attend non-potable demands. The need for non-potable water and the presence of large roof areas, as well as the existence of bird control programs and the absence of large trees all make airports potential places for the implementation of processes and technologies for water conservation through rainwater use systems. This study had the objective to assess the potential for rainwater collected from the roofs in the Tancredo Neves International Airport Complex, in Confins, Minas Gerais, to attend its non-potable water demands, and also to propose a treatment which is economically feasible and ease to be replicated. / Ambientes aeroportuários são pontos de consumo significativos de água e utilizam quantidades expressivas desse bem no atendimento a demandas não potáveis. A elevada necessidade de água não potável, em consonância com a presença de grandes áreas de telhados, existência de programas de controle de pássaros e ausência de árvores de grande porte, configuram os aeroportos como ambientes potenciais à implementação de medidas, processos e tecnologias com vistas à conservação da água através de sistemas de aproveitamento de água pluvial. Este estudo pretendeu avaliar o potencial do Aeroporto Internacional Tancredo Neves AITN, Confins, Minas Gerais, na utilização de água pluvial provenientes de telhados para atendimento de demandas não potáveis e a proposição de uma tecnologia de tratamento economicamente viável e de fácil replicação.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:03:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SergioCG_DISSERT.pdf: 3503031 bytes, checksum: b6760a8c224fd3c175ef2a6b372b70da (MD5) Previous issue date: 2009-02-13 / The state of Rio Grande do Norte, possessor of an extremely irregular regime of rains, has the necessity of enlarge and specify the researches about its own hydro-climatic conditions, to achieve trustworthy results that are able to minimize the adversities imposed by these conditions and make possible the implementation of a better planning in the economic activities and of subsistence that somehow utilize of the multiple uses of hydro resources of the State. This way, the daily values observed from the pluviometric series of 166 posts, with 45 years uninterrupted of historic data, were adjusted to the incomplete gamma function to the determination of the probability of rain in the 36 period of ten days in which the year was divided. To the attainment of the α and β parameters of this function it was applied the method of the maximum verisimilitude allowing, in the end, to analyze the temporal and spatial distribution of the rain in the level of 75% of probability. The values of potential evapo-transpiration were calculated by the Linacre method that, through the SURFER software, were confronted with the dependant rain, obtaining, in this way, the spatialization of the potential hydro availability, which the values can be known to any period of ten days of the year, city and/or region of the state of Rio Grande do Norte. With the identification of the main meteorological systems that act in the State, we sought to better comprehend how this systems interfere, in the irregular regime of rain, in the situations of several clime in the major part of Rio Grande do Norte and in the hydro regional balance. And, finally, with these data in hand and with the generated maps, we verified that space-temporal distribution of the rain and of the potential hydro availability were heterogeneous in the whole State, mainly in the West and Central regions, inserted in potiguar s semi-arid, which, after the period of the rains station, suffers with dry season and length drought during the rest of the year / O Rio Grande do Norte, Estado possuidor de um regime pluvial extremamente irregular, tem a necessidade de ampliar e detalhar os estudos sobre as suas condi??es hidroclim?ticas, para poder chegar a resultados confi?veis que minimizem as adversidades impostas por elas e viabilizem a implanta??o de um melhor planejamento nas atividades econ?micas e de subsist?ncia que se utilizam, de alguma forma, dos v?rios usos m?ltiplos dos recursos h?dricos do Estado. Dessa forma, os valores di?rios observados das s?ries pluviom?tricas de 166 postos, com 45 anos ininterruptos de dados hist?ricos, foram ajustados ? fun??o gama incompleta para a determina??o da probabilidade de precipita??o nos 36 dec?ndios que foi dividido o ano. Para a obten??o dos par?metros α e β dessa fun??o, foi aplicado o m?todo da m?xima verossimilhan?a, permitindo, ao final, analisar as distribui??es temporal e espacial de precipita??o no n?vel de 75% de probabilidade. Os valores da evapotranspira??o potencial foram calculados pelo m?todo de Linacre que, atrav?s do software SURFER, foram confrontados com a precipita??o dependente, obtendo-se a espacializa??o da disponibilidade h?drica potencial, cujos valores podem ser conhecidos para quaisquer dec?ndios do ano, munic?pio e/ou mesorregi?o do estado do Rio Grande do Norte. Com a identifica??o dos principais sistemas meteorol?gicos que atuam no Estado, buscou-se compreender melhor como esses sistemas interferem no regime pluvial irregular, nas situa??es de clima severo na maior parte do Rio Grande do Norte e no balan?o h?drico regional. E, finalmente, de posse dessas informa??es e dos mapas gerados, verifica-se que as distribui??es espa?o-temporal da precipita??o e da disponibilidade h?drica potencial s?o bastante heterog?neas em todo Estado, notadamente nas mesorregi?es Oeste e Central, inseridas no semi-?rido potiguar, que, ap?s o per?odo da esta??o chuvosa, sofrem com as secas ou estiagens prolongadas durante o restante do ano

A precipitação é uma das principais variáveis hidrológicas analisadas antes de ser fornecida como dado de entrada aos modelos chuva-vazão. As dificuldades para quantificar o valor da chuva, de modo a representar o evento que verdadeiramente ocorre na bacia hidrográfica, provêm principalmente da alta variabilidade espacial da precipitação, da quantidade de postos distribuídos em uma área, das falhas existentes nas séries pluviométricas (falhas nos aparelhos, no processamento dos dados e por perdas dos dados). Uma das formas de quantificar o valor da chuva em uma determinada área para uso em modelos concentrados chuva-vazão, a partir de uma rede de pluviômetros, pode ser com base na Media Aritmética ou na Mediana, que foi uma das propostas desta pesquisa. Os métodos para se obter estas estatísticas pontuais seriam mediante a utilização dos cálculos diretos aplicados nos postos presentes dentro dos limites da bacia, ou através dos valores dos nós de uma grade regular localizados no interior da bacia, com os valores destes nós estimados por interpolação de medidas pontuais posicionadas no interior e fora dos limites da bacia. Os interpoladores utilizados foram o Inverso do Quadrado da Distância, O Vizinho mais Próximo, O Vizinho Natural e a Triangulação Linear. O método de interpolação mais adequado, para as situações encontradas nas séries de precipitação, foi selecionado com o uso da Técnica da Validação Cruzada, ao qual, o método do Vizinho Natural apresentou melhor desempenho. As séries das precipitações médias e medianas diárias obtidas pelos Cálculos Diretos, e após a espacialização com o Interpolador Vizinho Natural, foram utilizadas como dados de entrada no modelo chuva-vazão concentrado conceitual IPH II, versão WIN_IPH II, em diferentes escalas de bacias hidrográficas embutidas (9426 a 19,5 Km² ). Os resultados das vazões simuladas pelo modelo, após os processos de calibração, com o uso da calibração monoobjetivo SCE-UA, evidenciaram o melhor método, Cálculos Diretos ou Interpolação, e a estatística pontual, Media ou Mediana, que foi mais adequada a partir do desempenho do modelo nas etapas de calibração e de verificação dos parâmetros resultantes. Concluiu-se que além das falhas existentes influenciarem nas chuvas médias e medianas obtidas por cálculos diretos, a mediana não é uma estatística que representa bem o volume de chuva ocorrente na bacia, pois produziu baixo desempenho no modelo e valores de parâmetros sem significado físico para bacias rurais. Observou-se uma melhora nas duas estatísticas pontuais, após o cálculo da chuva média e da mediana com base nos valores dos nós da grade regular no interior da bacia, estimados pelo interpolador Vizinho Natural. O uso das estatísticas pontuais obtidas por este método produziu bom desempenho do modelo nas etapas de calibração e de verificação. A chuva média obtida por interpolação com o Vizinho Natural foi a estatística mais representativa para a maior parte das escalas analisadas. Este trabalho também mostrou a possibilidade de se fazer à transferência de parâmetros do modelo IPH II, com o uso da melhor estatística pontual, de bacias maiores para bacias menores, com o intuito de verificar situações para obtenção de vazões em bacias menores que não possuem medições fluviométricas. / Precipitation is a key hydrological variables analyzed before being supplied as input to rainfall-runoff models. The difficulties to quantify the amount of rain in order to truly represent the event that occurs in the watershed, primarily come from the high spatial variability of precipitation, the number of stations distributed in an area of flaws in the rainfall series (faults in apparatus in data processing and for loss of data). One way to quantify the amount of rainfall in a given area for use in concentrated rainfall-runoff models, from a network of rain gauges, can be based on the arithmetic mean or median, which was one of the purposes of this research. The methods to obtain these statistics would be off by using the direct calculations applied in these posts within the limits of the basin, or through the values of the nodes of a regular grid located inside the basin, we estimated these values by interpolation offs positioned inside and outside the boundaries of the basin. The interpolators used were the Inverse Square Distance, Nearest Neighbor, The Natural Neighbor and Linear Triangulation. The interpolation method most appropriate to the situations found in the precipitation series, was selected by using the Cross Validation technique, which the Natural Neighbor method showed better performance. The series of daily precipitation means and medians obtained by direct calculations, and after the spatial interpolator with Natural Neighbor, were used as input to rainfall-runoff model focused conceptual HPI II, version WIN_IPH II, at different scales of watersheds embedded (9426 to 19.5 km ²). The results of the simulated flows by the model after the calibration procedures, calibration using the SCE-UA monoobjetivo, showed the best method, Direct calculations or interpolation, and timely statistics, mean or median, which was more appropriate to the performance stages of the model calibration and verification of resulting parameters. It was concluded that besides the existing faults influence on rainfall averages and medians obtained by direct calculations, the median is a statistic that well represents the volume of rainfall occurring in the basin, because it produced lower scores in the model and parameter values without physical meaning to rural basins. We observed an improvement in the two point statistics, after calculating the mean and median rainfall based on the values of the nodes of regular grid within the basin, estimated by the Natural Neighbor interpolation. The occasional use of statistics obtained by this method produced good performance of the model in steps of calibration and verification. The average rainfall obtained by interpolation from the Natural Neighbor was statistically more representative for most of the scales analyzed. This work also showed the possibility of making the transfer of model parameters HPI II, using the best statistical point of basins larger for smaller basins, in order to check conditions for obtaining flows in smaller basins that have no measurements gauged.

Na região da campanha gaúcha, no sudoeste do estado do Rio Grande do Sul, existem áreas que demonstram fragilidade em relação às características litológicas, pedológicas e da cobertura vegetal, principalmente, quando relacionadas às dinâmicas do clima. Os areais da região têm despertado especial atenção nas últimas décadas, devido a questões históricas, socioeconômicas e ambientais. O processo de arenização está relacionado à dinâmica de fenômenos naturais como as precipitações intensas e período de estiagens, estes associadas à dinâmica dos ventos. Contudo, frente aos estudos de simulação climática que projetam os possíveis cenários climáticos futuros, quais seriam as possíveis dinâmicas processuais na região dos areais? O presente trabalho tem por objetivo geral desenvolver um estudo observacional sobre a dinâmica das precipitações para a região no decorrer do século XX, buscando encontrar possíveis evidências de modificação na sua dinâmica em relação ao processo de arenização. O trabalho, também, analisou os dados de precipitação a partir do modelo downscaling Eta/CPTEC 40 km acoplado ao Modelo Climático Global HadCM3 para o cenário SRES A1B. Foram utilizados dados pluviométricos diários dos postos de Alegrete (RS) disponíveis pela Agência Nacional de Águas, os quais foram tratados estatisticamente (preenchimento de falhas, consistência dos dados, análise dos totais anuais, totais trimestrais, totais mensais, dias com chuvas ≥ 1, 10, 20, 30, 50, 80, 100 mm, índice simples de intensidade diária – SDII, número de dias com chuvas ≤ 1 mm, comprimento máximo do período seco – CDD e o comprimento máximo do período seco mensal – CDDmês), em relação a sua dinâmica no decorrer da série (variabilidade, tendências e ocorrência de eventos extremos) através da aplicação do Teste de Mann-Kendall de significância estatística. Após a aplicação deste teste, os resultados demonstraram que a maior parte da série não apresentou tendência significativa à modificação, sendo encontradas variações normais durante o período analisado. Em relação aos fenômenos climáticos de baixa frequência como o El Niño Oscilação Sul (ENOS) e a Oscilação Decadal do Pacífico (ODP), foram verificadas suas correspondências utilizando o Índice de Anomalia de Chuva. Após sua aplicação, os resultados demonstraram que ambos os fenômenos (ENOS e ODP) modulam as precipitações anuais na região. Verificou-se, também, que as mudanças consideradas significativas pelo Teste de Mann-Kendall no século XX, sobretudo quanto à ocorrência de eventos extremos de precipitação, apresentaram forte relação com os processos de arenização associados à dinâmica hídrica. O aumento da frequência desses eventos no decorrer do século XX pode ter contribuído para a intensificação de parte dos processos de arenização na região. Já os resultados da modelagem climática apontaram para um aumento das precipitações nas estações da primavera, verão e outono, com incrementos pluviométricos nos meses de novembro, janeiro e março, que podem vir a influenciar nos processos arenização associados às precipitações torrenciais. / In the southwestern state of Rio Grande do Sul, in the Campos/grassland there are areas showing fragility related to soil, vegetation and climatic characteristics. The sands of the region in recent decades have attracted special attention due to historical issues, socio economic and environmental factors. The process of sandization is related to the dynamics of natural phenomena such as intense rainfall and drought period, which are associated to winds dynamic. However, compared to studies of climate simulation to design the possible future climate scenarios, which would be possible in the area dynamics of sands? The aim of this study is to develop observational analysis on the dynamics of rainfall for the region during the twentieth century, trying to find possible evidence of change in its dynamics in relation to the process of sandization. The study analyzed rainfall data from climate simulation of the precipitation from the downscaling model Eta / CPTEC 40 km coupled to the Global Climate Model output of HadCM3 for the SRES A1B scenario. Daily rainfall data of stations Alegrete (RS) available through the Agência Nacional de Águas were used, which were statistically (gap filling, data consistency, analysis of annual totals, quarterly totals, monthly totals, days with rainfall ≥ 1, 10, 20, 30, 50, 80, 100 mm, simple daily intensity index - SDII, number of days with rains ≤ 1 mm, maximum length of the dry period - CDD and the maximum length of the dry period monthly – CDDmonthly), analyzed in terms of their dynamic throughout the series (variability, trends and extreme events) by applying the Mann-Kendall. The results showed that most of the series showed no significant tendency to changes, with normal variations encountered during the period. The low frequency climatic phenomena such as El Niño Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) were evaluated for their correspondences using the rainfall anomaly index (RAI). The results showed that both phenomena (ENSO and PDO) modulate annual rainfall in the region. It is also significant that the changes assessed by the Mann-Kendall in the twentieth century, on the occurrence of extreme precipitation events, showed a great relationship with the processes associated with sandization water dynamics. The increased frequency of these events during the twentieth century may have contributed to the intensification of the processes of sandization in the region. The results of climate modeling indicated increased rainfall in the seasons of spring, summer and fall, with increases rainfall in the months of November, January and March what may influence the sandization processes associated with torrential rainfall.

Devido às características geopolíticas do Brasil, a obtenção de estimativas agrícolas confiáveis é de fundamental importância para o país proporcionando a manutenção do equilíbrio entre oferta e demanda na cadeia produtiva de alimentos. Os Estados do Mato Grosso e Rio Grande do Sul são dois grandes produtores de soja no Brasil, ocupando a primeira e a terceira posição respectivamente, e apresentam características climáticas e ecoregionais bem diferenciadas. Tipicamente, dados de imagens dos satélites Terra do programa EOS-MODIS (Earth Observing System- Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), e dos satélites NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) têm sido utilizadas em aplicações do monitoramento do ciclo de desenvolvimento das culturas e estimativa da produção agrícola. Em busca da estruturação de modelos de caráter prognóstico, inteiramente baseados em dados de sensoriamento remoto, este estudo visa explorar a combinação entre o EVI (Enhanced Vegetation Index - ou Índice de vegetação realçado), produto MOD13Q1-V005 e a LST (Land Surface Temperature – ou Temperatura da Superfície Terrestre), produto MYD11A2-V005 na estimativa da produtividade da soja. Nesse sentido, o objetivo nesta Tese foi aprofundar o conhecimento sobre os efeitos conjugados do estresse hídrico e da ocorrência de temperaturas elevadas no dossel da vegetação como contribuição ao avanço dos modelos espectrais de estimativa da produção. A abordagem inicial foi desenvolver um modelo espectral acoplado CM (Coupled Model) a partir do MCDA (MODIS Crop Detection Algorithm – ou Algoritmo de Detecção de Área Agrícola por MODIS) e do MPDM (MODIS Productivity Detection Model – ou Modelo de Detecção de Produtividade da Soja por MODIS), que utilizam apenas dados EVI como variáveis de entrada. Os resultados do modelo acoplado de estimativa da produção foram comparados com dados provenientes do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) e de precipitação ocorrida proveniente do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia), entre 2001 e 2011 para os Estados do Mato Grosso e Rio Grande do Sul. Os dois Estados apresentaram tendências semelhantes com aderência aos dados oficiais em nível estadual e municipal. Para o Mato Grosso o modelo acoplado CM, obteve estimativas de R2=0,96 e RMSD=47.878 toneladas em nível municipal. Testes de validação adicionais foram realizados na safra 2006, utilizando dados de campo, em que se obteve R2=0,88 e RMSD=104 toneladas. Para o Rio Grande do Sul foi obtido R2=0,91 e RMSD=10.841 toneladas em nível municipal. Na análise da relação entre LST sobre o dossel da vegetação agrícola e produtividade, Mato Grosso e Rio Grande do Sul apresentaram respostas divergentes. O Mato Grosso apresentou uma relação matemática direta entre LST-dossel e produtividade, com R2=0,60 e RMSD=6,2%. No Rio Grande do Sul foi observado uma relação matemática inversa, com R2=0,73 e RMSD=17,8%. Os resultados mostram que a quantidade da precipitação acumulada, no período da safra de verão, desempenha papel fundamental na manutenção do equilíbrio da demanda evaporativa quando ocorrem temperaturas elevadas sobre o dossel da vegetação. / Reliable agricultural estimates are important for most countries, and crucial for Brazil, due to its geopolitical characteristics derived from a vast territory. Good estimates ensure a balance between offer and needs inside the food chain production. The States of Mato Grosso and Rio Grande do Sul are large soybean producers, ranking first and third respectively in Brazil, and present quite different climatic and ecological characteristics. As an alternative to conventional estimation methods, soybean crops have been monitored and grain production estimated using Remote Sensing data with sources as EOS-MODIS (Earth Observing System-Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) from Terra satellite and also from the NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) satellites. This work aimed to the development of forecasting models completely based in Remote Sensing data, by integrating information on EVI (Enhanced Vegetation Index), product MOD13Q1-V005, and LST (Land Surface Temperature), produto MYD11A2-V005, to estimates of soybean yield. More precisely, the objective of this work was to advance the knowledge on the superposed effects of water stress and high temperatures on the vegetation canopy, as a contribution to the development of spectral models for production estimates. The starting approach was to develop a coupled spectral model (CM - Coupled Model), from the MCDA (MODIS Crop Detection Algorithm) and from the MPDM (MODIS Productivity Detection Model), which use only EVI data as input variables. The production estimates, as results of this Coupled Model, were compared with similar data from IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) and matched with records on precipitation from INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) between 2001 and 2011 for Mato Grosso and Rio Grande do Sul States. For both States the application of the coupled model produced results close to the official data at state and county levels. For Mato Grosso, correlations of CM with official data were R2=0.96 and RMSD=47,878 metric tons at county level. Additional validation tests were performed for the 2006 crop, using field data, producing R2=0.88 and RMSD=104 metric tons. For Rio Grande do Sul results were R2=0.91 and RMSD=10,841 metric tons at municipality level. In the analysis on the relationship between canopy LST and yield, Mato Grosso and Rio Grande do Sul presented opposite results. Mato Grosso showed a direct mathematical correlation between canopy LST and yield, with R2=0.60 and RMSD=6.2%. For Rio Grande do Sul an inverse mathematical expression was derived, with R2=0.73 and RMSD=17.8%. These results show that the accumulated precipitation during the summer crops is crucial to maintain a balance of the evaporative demand when the vegetation canopy is exposed to high temperatures.

A precipitação é uma das principais variáveis hidrológicas analisadas antes de ser fornecida como dado de entrada aos modelos chuva-vazão. As dificuldades para quantificar o valor da chuva, de modo a representar o evento que verdadeiramente ocorre na bacia hidrográfica, provêm principalmente da alta variabilidade espacial da precipitação, da quantidade de postos distribuídos em uma área, das falhas existentes nas séries pluviométricas (falhas nos aparelhos, no processamento dos dados e por perdas dos dados). Uma das formas de quantificar o valor da chuva em uma determinada área para uso em modelos concentrados chuva-vazão, a partir de uma rede de pluviômetros, pode ser com base na Media Aritmética ou na Mediana, que foi uma das propostas desta pesquisa. Os métodos para se obter estas estatísticas pontuais seriam mediante a utilização dos cálculos diretos aplicados nos postos presentes dentro dos limites da bacia, ou através dos valores dos nós de uma grade regular localizados no interior da bacia, com os valores destes nós estimados por interpolação de medidas pontuais posicionadas no interior e fora dos limites da bacia. Os interpoladores utilizados foram o Inverso do Quadrado da Distância, O Vizinho mais Próximo, O Vizinho Natural e a Triangulação Linear. O método de interpolação mais adequado, para as situações encontradas nas séries de precipitação, foi selecionado com o uso da Técnica da Validação Cruzada, ao qual, o método do Vizinho Natural apresentou melhor desempenho. As séries das precipitações médias e medianas diárias obtidas pelos Cálculos Diretos, e após a espacialização com o Interpolador Vizinho Natural, foram utilizadas como dados de entrada no modelo chuva-vazão concentrado conceitual IPH II, versão WIN_IPH II, em diferentes escalas de bacias hidrográficas embutidas (9426 a 19,5 Km² ). Os resultados das vazões simuladas pelo modelo, após os processos de calibração, com o uso da calibração monoobjetivo SCE-UA, evidenciaram o melhor método, Cálculos Diretos ou Interpolação, e a estatística pontual, Media ou Mediana, que foi mais adequada a partir do desempenho do modelo nas etapas de calibração e de verificação dos parâmetros resultantes. Concluiu-se que além das falhas existentes influenciarem nas chuvas médias e medianas obtidas por cálculos diretos, a mediana não é uma estatística que representa bem o volume de chuva ocorrente na bacia, pois produziu baixo desempenho no modelo e valores de parâmetros sem significado físico para bacias rurais. Observou-se uma melhora nas duas estatísticas pontuais, após o cálculo da chuva média e da mediana com base nos valores dos nós da grade regular no interior da bacia, estimados pelo interpolador Vizinho Natural. O uso das estatísticas pontuais obtidas por este método produziu bom desempenho do modelo nas etapas de calibração e de verificação. A chuva média obtida por interpolação com o Vizinho Natural foi a estatística mais representativa para a maior parte das escalas analisadas. Este trabalho também mostrou a possibilidade de se fazer à transferência de parâmetros do modelo IPH II, com o uso da melhor estatística pontual, de bacias maiores para bacias menores, com o intuito de verificar situações para obtenção de vazões em bacias menores que não possuem medições fluviométricas. / Precipitation is a key hydrological variables analyzed before being supplied as input to rainfall-runoff models. The difficulties to quantify the amount of rain in order to truly represent the event that occurs in the watershed, primarily come from the high spatial variability of precipitation, the number of stations distributed in an area of flaws in the rainfall series (faults in apparatus in data processing and for loss of data). One way to quantify the amount of rainfall in a given area for use in concentrated rainfall-runoff models, from a network of rain gauges, can be based on the arithmetic mean or median, which was one of the purposes of this research. The methods to obtain these statistics would be off by using the direct calculations applied in these posts within the limits of the basin, or through the values of the nodes of a regular grid located inside the basin, we estimated these values by interpolation offs positioned inside and outside the boundaries of the basin. The interpolators used were the Inverse Square Distance, Nearest Neighbor, The Natural Neighbor and Linear Triangulation. The interpolation method most appropriate to the situations found in the precipitation series, was selected by using the Cross Validation technique, which the Natural Neighbor method showed better performance. The series of daily precipitation means and medians obtained by direct calculations, and after the spatial interpolator with Natural Neighbor, were used as input to rainfall-runoff model focused conceptual HPI II, version WIN_IPH II, at different scales of watersheds embedded (9426 to 19.5 km ²). The results of the simulated flows by the model after the calibration procedures, calibration using the SCE-UA monoobjetivo, showed the best method, Direct calculations or interpolation, and timely statistics, mean or median, which was more appropriate to the performance stages of the model calibration and verification of resulting parameters. It was concluded that besides the existing faults influence on rainfall averages and medians obtained by direct calculations, the median is a statistic that well represents the volume of rainfall occurring in the basin, because it produced lower scores in the model and parameter values without physical meaning to rural basins. We observed an improvement in the two point statistics, after calculating the mean and median rainfall based on the values of the nodes of regular grid within the basin, estimated by the Natural Neighbor interpolation. The occasional use of statistics obtained by this method produced good performance of the model in steps of calibration and verification. The average rainfall obtained by interpolation from the Natural Neighbor was statistically more representative for most of the scales analyzed. This work also showed the possibility of making the transfer of model parameters HPI II, using the best statistical point of basins larger for smaller basins, in order to check conditions for obtaining flows in smaller basins that have no measurements gauged.

Devido às características geopolíticas do Brasil, a obtenção de estimativas agrícolas confiáveis é de fundamental importância para o país proporcionando a manutenção do equilíbrio entre oferta e demanda na cadeia produtiva de alimentos. Os Estados do Mato Grosso e Rio Grande do Sul são dois grandes produtores de soja no Brasil, ocupando a primeira e a terceira posição respectivamente, e apresentam características climáticas e ecoregionais bem diferenciadas. Tipicamente, dados de imagens dos satélites Terra do programa EOS-MODIS (Earth Observing System- Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), e dos satélites NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) têm sido utilizadas em aplicações do monitoramento do ciclo de desenvolvimento das culturas e estimativa da produção agrícola. Em busca da estruturação de modelos de caráter prognóstico, inteiramente baseados em dados de sensoriamento remoto, este estudo visa explorar a combinação entre o EVI (Enhanced Vegetation Index - ou Índice de vegetação realçado), produto MOD13Q1-V005 e a LST (Land Surface Temperature – ou Temperatura da Superfície Terrestre), produto MYD11A2-V005 na estimativa da produtividade da soja. Nesse sentido, o objetivo nesta Tese foi aprofundar o conhecimento sobre os efeitos conjugados do estresse hídrico e da ocorrência de temperaturas elevadas no dossel da vegetação como contribuição ao avanço dos modelos espectrais de estimativa da produção. A abordagem inicial foi desenvolver um modelo espectral acoplado CM (Coupled Model) a partir do MCDA (MODIS Crop Detection Algorithm – ou Algoritmo de Detecção de Área Agrícola por MODIS) e do MPDM (MODIS Productivity Detection Model – ou Modelo de Detecção de Produtividade da Soja por MODIS), que utilizam apenas dados EVI como variáveis de entrada. Os resultados do modelo acoplado de estimativa da produção foram comparados com dados provenientes do IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) e de precipitação ocorrida proveniente do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia), entre 2001 e 2011 para os Estados do Mato Grosso e Rio Grande do Sul. Os dois Estados apresentaram tendências semelhantes com aderência aos dados oficiais em nível estadual e municipal. Para o Mato Grosso o modelo acoplado CM, obteve estimativas de R2=0,96 e RMSD=47.878 toneladas em nível municipal. Testes de validação adicionais foram realizados na safra 2006, utilizando dados de campo, em que se obteve R2=0,88 e RMSD=104 toneladas. Para o Rio Grande do Sul foi obtido R2=0,91 e RMSD=10.841 toneladas em nível municipal. Na análise da relação entre LST sobre o dossel da vegetação agrícola e produtividade, Mato Grosso e Rio Grande do Sul apresentaram respostas divergentes. O Mato Grosso apresentou uma relação matemática direta entre LST-dossel e produtividade, com R2=0,60 e RMSD=6,2%. No Rio Grande do Sul foi observado uma relação matemática inversa, com R2=0,73 e RMSD=17,8%. Os resultados mostram que a quantidade da precipitação acumulada, no período da safra de verão, desempenha papel fundamental na manutenção do equilíbrio da demanda evaporativa quando ocorrem temperaturas elevadas sobre o dossel da vegetação. / Reliable agricultural estimates are important for most countries, and crucial for Brazil, due to its geopolitical characteristics derived from a vast territory. Good estimates ensure a balance between offer and needs inside the food chain production. The States of Mato Grosso and Rio Grande do Sul are large soybean producers, ranking first and third respectively in Brazil, and present quite different climatic and ecological characteristics. As an alternative to conventional estimation methods, soybean crops have been monitored and grain production estimated using Remote Sensing data with sources as EOS-MODIS (Earth Observing System-Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) from Terra satellite and also from the NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) satellites. This work aimed to the development of forecasting models completely based in Remote Sensing data, by integrating information on EVI (Enhanced Vegetation Index), product MOD13Q1-V005, and LST (Land Surface Temperature), produto MYD11A2-V005, to estimates of soybean yield. More precisely, the objective of this work was to advance the knowledge on the superposed effects of water stress and high temperatures on the vegetation canopy, as a contribution to the development of spectral models for production estimates. The starting approach was to develop a coupled spectral model (CM - Coupled Model), from the MCDA (MODIS Crop Detection Algorithm) and from the MPDM (MODIS Productivity Detection Model), which use only EVI data as input variables. The production estimates, as results of this Coupled Model, were compared with similar data from IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) and matched with records on precipitation from INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) between 2001 and 2011 for Mato Grosso and Rio Grande do Sul States. For both States the application of the coupled model produced results close to the official data at state and county levels. For Mato Grosso, correlations of CM with official data were R2=0.96 and RMSD=47,878 metric tons at county level. Additional validation tests were performed for the 2006 crop, using field data, producing R2=0.88 and RMSD=104 metric tons. For Rio Grande do Sul results were R2=0.91 and RMSD=10,841 metric tons at municipality level. In the analysis on the relationship between canopy LST and yield, Mato Grosso and Rio Grande do Sul presented opposite results. Mato Grosso showed a direct mathematical correlation between canopy LST and yield, with R2=0.60 and RMSD=6.2%. For Rio Grande do Sul an inverse mathematical expression was derived, with R2=0.73 and RMSD=17.8%. These results show that the accumulated precipitation during the summer crops is crucial to maintain a balance of the evaporative demand when the vegetation canopy is exposed to high temperatures.