Este trabalho buscou avaliar o comportamento dos fluxos de CO2, simulados pelo modelo de superfície SiB2, a partir da adoção dos dados de reanálise CFSR-NCEP como condições de contorno atmosféricas. Para a validação dos resultados obtidos utilizou-se uma análise estatística, através de um coeficiente de ajuste, o qual foi embasado nos parâmetros simulados em comparação aos dados observados, sendo estes obtidos pela torre micrometeorológica sitiada na área de cultivo. O estudo foi aplicado ao sítio experimental de soja localizado em Cruz Alta (-28,6036; -53,6736) no Rio Grande do sul e o período adotado compreendeu os anos de 2008 e 2009. Inicialmente foi necessário realizar a calibração de alguns parâmetros presentes nas sub-rotinas (módulos) do modelo. Para tanto, foi adotada uma metodologia em que os parâmetros foram calibrados conforme os módulos sequenciais, respeitando a seguinte ordem: aerodinâmico, transferência radiativa, difusão hidráulica do solo e fotossíntese e condutância estomática. A calibração do módulo aerodinâmico foi aplicada aos parâmetros referentes à altura do dossel, fração de cobertura vegetal e distribuição do ângulo foliar. No módulo de transferência radiativa, foi calibrado o parâmetro de reflectância da folha viva no visível. A calibração dos parâmetros referentes ao módulo de difusão hidráulica do solo foi realizada na porosidade do solo, profundidade individual das camadas e expoente de umidade. No módulo de fotossíntese e condutância estomática os parâmetros testados foram índice de área foliar, condutância estomática mínima e temperatura crítica para a respiração foliar. A calibração destes parâmetros permitiu que se obtivesse uma substancial melhoria na simulação dos fluxos de CO2 pelo modelo, obtendo-se um ganho expressivo na qualidade da simulação. Esta etapa constitui fundamental importância, uma vez que permitiu que a adoção dos dados de reanálise fosse efetuada no modelo adequado à área de estudo. No que tange a etapa final desta pesquisa, destaca-se que os dados do CFSR foram utilizados como condição de contorno atmosférica. Estas condições são necessárias à inicialização do modelo e originalmente utilizam-se as variáveis meteorológicas obtidas a partir da estação do INMET. Foram adotadas as variáveis referentes à temperatura do ar, pressão atmosférica ao nível do mar, precipitação, radiação de onda curta incidente e velocidade do vento, utilizadas para descrever o estado físico da atmosfera nas novas simulações dos fluxos de CO2, as quais foram comparadas aos dados observados da torre. A partir dos resultados obtidos, presumiu-se que a utilização dos dados de reanálise CFSR-NCEP pode ser considerada aceitável na aplicação de estudos dos fluxos de CO2 a partir do modelo SiB2, ressaltando-se que a calibração do referido modelo à área de estudo é de grande importância para sua adequação e obtenção de resultados mais satisfatórios. / The present work aimed to evaluate the behavior of CO2 fluxes, run by the Simple Biosphere Model (SiB2), by adopting CFSR-NCEP data reanalyzed as an atmospheric boundary condition. A statistical analysis was used in order to validate the results obtained using a coefficient for the adjusted model based on the simulation parameters when compared to the data observed in field, which was obtained by the micrometeorological tower located on the cultivation areas. The study was applied in a soybean experimental site located in Cruz Alta (-28,6036; -53,6736), in the state of Rio Grande do Sul, Southern Brazil between 2008 and 2009. Some of the parameters presented in the subroutines of the model had to be adjusted first. For such, a methodology in which the parameters were calibrated in sequential modules was applied according to the following order: aerodynamics, radiative transfer, hydraulic diffusion of the soil and photosynthesis and stomatal conductance. In the aerodynamics module, the calibration was made using the parameters for the canopy height, vegetation coverage and leaf-angle distribution. For the radiative transfer, the calibration used the parameters for the live leaf transmittance visible reflectance. The calibration for the hydraulic diffusion of the soil was accomplished in the soil porosity, depth of individual layers and humidity exponent. For the photosynthesis and stomatal conductance, the parameters tested were the leaf area index, minimum stomatal conductance and leaf respiration critical temperature. It could thus be possible to obtain a considerable improvement for the simulation of the CO2 fluxes in this model for a high-quality simulation. That stage was significantly important since it enabled the reanalysis data to be set in the best model for the studied area. Regarding the final stage of this study, data from the CFSR were used as the atmospheric boundary condition instead of originally applied meteorological variables from the INMET station. Variables concerning air temperature, air pressure at sea level, precipitation, incident short-wave radiation and wind speed were used in order to describe the physical condition of the atmosphere in new simulations with CO2 fluxes, and then compared to the data observed in the micrometeorological tower. From the results, using the CFSR-NCEP reanalysis data can be considered acceptable for studies on CO2 fluxes from the SiB2 model. Yet, calibrating this model for the studied area is a key factor for its suitability and for obtaining adequate results.

O nitrogênio (N) é um dos elementos mais importante para o desenvolvimento da cultura do trigo. A adubação nitrogenada para esta cultura é baseada em indicadores como a expectativa de rendimento da cultura, teor de matéria orgânica do solo e cultura antecessora. Para a adubação nitrogenada, variáveis como biomassa e quantidade de N acumulado são componentes importantes, que podem ser utilizados para a estimativa do potencial produtivo da cultura, que, por sua vez, pode ser utilizado na quantificação da dose necessária de nitrogênio a ser aplicada. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso do NDVI, medido por sensor óptico de vegetação, como ferramenta para estimativa da biomassa da parte aérea e quantidade de N acumulada em diferentes cultivares de trigo submetidas a diferentes doses de N na base e cobertura, bem como avaliar o uso deste índice na determinação da dose de N a ser aplicada em cobertura na cultura do trigo. Os experimentos foram conduzidos na Estação Experimental Agronômica da UFRGS (Eldorado do Sul, RS), em 2014 e 2015 Foram avaliados o NDVI durante o ciclo, biomassa acumulada, nitrogênio acumulado e o rendimento de grãos. O NDVI medido por sensor óptico correlacionou-se positivamente com as doses de N aplicadas na base, biomassa da parte aérea e quantidade de nitrogênio acumulada na parte aérea. Além disso, o valor deste índice avaliado no estádio de emborrachamento correlacionou-se positivamente com o rendimento de grãos da cultura. Foram desenvolvidos modelos para as relações entre NDVI e biomassa da parte aérea e entre NDVI e quantidade de N acumulada na parte aérea. Os dois modelos propostos neste trabalho apresentaram resultados satisfatórios, permitindo assim a utilização destes para a estimativa em tempo real da quantidade de biomassa e nitrogênio acumulado para as diferentes cultivares de trigo. A dose de máxima eficiência técnica de N em cobertura relacionou-se negativamente com o valor de NDVI avaliado no momento de aplicação. / Nitrogen is one of the most important nutrients required for wheat development. Nitrogen rate determination is based on expected grain yield, soil organic matter content and previous crop. For nitrogen management, shoot biomass and N uptake are important components and should be used for estimating grain yield potential and optimal topdressing nitrogen rates. The objective of this work was to evaluate the use of NDVI, measured by active canopy sensor, as a tool for estimating shoot dry biomass and N uptake in different wheat genotypes submitted to different N rates at plant emergence and at 5-6 fully developed leaves growth stage, as well as to evaluate the use of NDVI for determining optimum topdressing N rates. Field experiments were carried out in 2014 and 2015. NDVI, shoot biomass, N uptake and grain yield were evaluated. NDVI measured by optical sensor was positively correlated to N rates applied at plant emergence, shoot biomass and N uptake. Furthermore, this index at booting growth stage was positively related to grain yield. Models for the relationship between NDVI, shoot biomass and N uptake were developed. Both models proposed in this work presented good results, allowing its use for real-time estimation of shoot biomass and N uptake in different wheat genotypes. The N rate of maximum technical efficiency was negatively correlated with NDVI values measured at the moment of N topdressing.

Dados de sensoriamento remoto constituem uma importante fonte de obtenção da temperatura de superfície em sistemas aquáticos, uma vez que são capazes de cobrir áreas nem sempre abrangidas por estações convencionais de coleta de dados meteorológicos. Os métodos derivados e os modelos teóricos destinados à análise e caracterização de padrões de comportamento da dinâmica de corpos d’água necessitam informações de fenômenos relacionados à temperatura de superfície. Esta medida é uma das principais variáveis para o entendimento de fenômenos ambientais. Os ecossistemas aquáticos possuem uma dinâmica própria com diferentes características que sofrem variações com a passagem de sistemas frontais, que por sua vez, são influenciados pela temperatura do ar, vento e outras grandezas meteorológicas. Neste sentido, estudos da temperatura de superfície em meio aquático relacionados aos fatores climáticos são de grande contribuição para diversos estudos, bem como no controle ambiental de águas superficiais. Como alternativa às abordagens convencionais de investigação existentes, este trabalho apresenta um método para estimativas de temperaturas superficiais utilizando imagens orbitais integradas com dados meteorológicos. A resposta da temperatura de superfície associada à passagem de sistemas frontais foi calculada a partir do produto MOD11-Temperatura de Superfície e Emissividade, do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), a bordo da plataforma orbital EOS-TERRA. A área de estudo é a Lagoa Mangueira, localizada na porção meridional do Estado do Rio Grande do Sul (RS). Além do difícil acesso, esta lagoa apresenta um tempo meteorológico com grandes variações em escalas de tempo relativamente curtas, dificultando previsões do tempo local. As imagens MODIS foram associadas às datas das passagens dos sistemas frontais (SF) de dezembro de 2005 e dos meses de inverno 2005/2006. A temperatura de superfície apresentou maior variação nas presenças de ventos fortes e temperaturas ambientes altas para os períodos estudados. Na região norte da lagoa, a temperatura de superfície é mais elevada em relação ao sul e centro. Este aumento é relacionado à entrada de nutrientes oriundos do banhado da Reserva do Taim. A presente análise mostra que as medidas de temperatura superficial em lagoas, obtidas pelo sensor MODIS, constitui uma ferramenta viável e eficiente relacionadas com o campo de vento originado durante a passagem de sistemas frontais. / Remotely sensed data are an important source for obtaining the surface temperature in aquatic systems since they are able to cover areas not always covered by conventional stations collecting meteorological data. The derived methods and theoretical models for analysis and characterization of patterns of behavior of the dynamics of water bodies need phenomena information related to surface temperatures. This measure is one of the main variables for understanding environmental phenomena. The aquatic ecosystems have their own characteristics with different dynamic levels that change with the passage of frontal systems, which in turn are influenced by air temperature, wind and other meteorological quantities. In this sense, studies of surface temperature in the aquatic environment related to climatic factors are contributing to various studies as well as environmental control of surface waters. As an alternative to conventional research approaches, this paper presents a method for estimating surface temperatures using satellite images integrated with micrometeorological data. The temperature response of the surface associated to the passage of frontal systems was calculated from the product MOD11 - Surface Temperature and Emissivity, sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) aboard the EOS -TERRA orbital platform. The study area is the Mangueira Lagoon, located on the southern portion of the state of Rio Grande do Sul ( RS ). In addition to the difficult access, it presents a meteorological time with large variations on relatively short time scales, hindering local weather forecasts. The MODIS images were associated with dates of passages of frontal systems (SF) december 2005 and the winter months 2005/2006. The surface temperature varied more in the presence of strong winds and high ambient temperatures for the periods studied. In the north of the pond, the surface temperature is higher compared to the south and center. This increase is related to the input of nutrients from the plated Reserve of Taim waters. This analysis shows that measures of surface temperature in ponds, obtained by MODIS, are a viable and efficient tool to establish relations with the wind field originated during the passage of frontal systems.

Esta dissertação realizou o levantamento e descreveu a glaciologia da calota de gelo da ilha Renaud, ao largo da Península Antártica, utilizando ferramentas de Sensoriamento Remoto. Para isso, foi estruturada uma base de dados geográficos com mapas de declividade, hipsometria, orientação das vertentes, direção de fluxo, delimitação das bacias de drenagem glacial, classificação temática e principais topônimos; foi aplicada a metodologia do GLIMS (Global Land Ice Measurements from Space) para avaliar a dinâmica da variação das frentes de geleiras no período 1986–2007. A base de dados utilizou o Antarctica Digital Database (ADD), o Radarsat Antarctic Mapping Project Digital Elevation Model - RAMP DEM, duas imagens do sensor TM do LANDSAT 5 de 18/fevereiro/1986 e 23/fevereiro/1997, e duas do sensor ETM+ do LANDSAT 7 de 07/março/2007 e de 27/setembro/1999, além de uma imagem do sensor ASTER de 13/abril/2004. Os dados de temperatura superficial estimada (TSE), obtida pela banda termal das imagens Landsat, foram validados a partir de informações da estação meteorológica Rothera (67°34'S, 68°08'W), localizada na ilha Adelaide, além da TSE de uma imagem ASTER para a ilha Renaud. Utilizou-se métodos supervisionados e não-supervisionados para a classificação temática, a partir da reflectância dos alvos e interpretação visual, permitindo diferenciar quatro classes (neve úmida, neve saturada, gelo sobreposto e mar). Para obtenção da linha de frente das geleiras, foi utilizada uma metodologia semiautomática e uma manual, com erro horizontal médio para a variação de 43 m. A metodologia utilizada para validação dos dados de TSE obtida na ilha Adelaide foi válida, considerando que a temperatura registrada pelo sensor remoto é, em média, 4°C mais baixa do que aquela na estação meteorológica Rothera. A classificação não supervisionada gerou resultados insatisfatórios, com dificuldade para delimitação da zona de gelo sobreposto. A classificação supervisionada usando o classificador MAXVER gerou resultados condizentes com a reflectância na banda 3 da imagem Landsat, e de acordo com a classificação visual. A delimitação das bacias de drenagem glacial foi realizada baseada nos diferentes produtos cartográficos, e por ordem de importância decrescente: imagem Landsat, direção de fluxo da geleira, curvas de nível e declividade. A área total da ilha Renaud é de 511 km², com 10 bacias de drenagem glacial com características similares, altitude máxima de 145 m e declividade máxima de 9%. Todas são geleiras de desprendimento (de maré), bacias simples com perfil longitudinal regular, sem cobertura de detritos na parte terminal. Considerando que somente a partir da imagem de satélite de 1999 foi possível analisar todas as bacias de drenagem glacial, o cálculo de expansão e retração total da calota de gelo se limitou à somente 13 anos (1986–1999). Então, neste período a massa de gelo da ilha Renaud perdeu aproximadamente 18 km², enquanto que o ganho total foi de somente 0,5 km², resultando numa perda líquida total de 17,5 km² (ou seja, uma perda de 3,4% da área total). As bacias glaciais que mais recuaram, nomeadas 1 e 9 e situadas na vertente norte e sudoeste da calota de gelo, respectivamente, perderam 4 km², cada uma, entre 1986 e 1999. / This dissertation surveyed and defined the glaciology of the Renaud Island ice cap, off the Antarctic Peninsula, using remote sensing tools. For this, it was created a geographical data base with slope, hypsometric, orientation of slopes, flow direction, glacial drainage basins limits, thematic classification and main place names. Using the GLIMS (Global Land Ice Measurements from Space) methodology, we evaluated the dynamics of glaciers front variations in the period 1986–2007. The database used the Antarctica Digital Database (ADD), Radarsat Antarctic Mapping Project Digital Elevation Model - RAMP DEM, two images of LANDSAT5 TM sensor obtained on 08/February/1986 and 23/February/1997, and other two from sensor LANDSAT 7 ETM+ from 07/March/2007 and 27/September/1999, and an ASTER sensor image from 13/April/2004. The estimated surface temperature (EST) data, obtained from the Landsat images thermal band, were validated using information from the Rothera (67°34’S, 68°08'W) weather station, located on Adelaide Island, and the EST derived from an ASTER image of the Renaud Island. We used supervised and unsupervised methods for the thematic classification, base on targets reflectance and visual interpretation, differentiating four classes (wet snow, saturated snow, superimposed ice and sea water). To obtain the glaciers front line, we used semiautomatic and manual methodologies, with an average horizontal error of 43 m. The methodology used to validate the EST data obtained on the Adelaide island is valid, considering that the temperature recorded by the remote sensor is on average 4°C lower than the Rothera weather station data. The unsupervised classification produced unsatisfactory results, being difficult to delimit the superimposed ice zone. The supervised classification using the MAXVER classifier generated results consistent with the Landsat image band 3 reflectance, and agreeing with the visual classification. The glacial drainage basins delimitation was performed based on different cartographic products, in decreasing order of importance: Landsat image, glacier flow direction, contour lines and slope. The total area of the Renaud Islandis 511 km², with 10 glacial drainage basins with similar characteristics, maximum altitude of 145 m and maximum slope of 9%. All are calving glaciers (tide water), simple basins with regular longitudinal profile, and without debris cover in their terminal parts. Whereas was possible to analyse all glacial basins only from 1999 onwards, it was possible to calculate the total ice cap advance or retreat only for 13 years (1986–1999). So, during this period the Renaud Island ice mass lost approximately 18 km², while the was overall gain of only 0.5 km², resulting in a total net decrease of 17.5 km² (i.e., a 3.4% total area loss). The largest losses (4 km² each) occurred in glacial basins named 1 and 9,on the ice cap northern and southwestern slopes, respectively, from 1986 to 1999.

O estudo desenvolvido nesta dissertação tem como objetivo delimitar e caracterizar os geoambientes da península Potter, Ilha Rei George, Antártica Marítima, utilizando dados de sensoriamento remoto provenientes dos satélites COSMO-SkyMed e QuickBird e técnicas de geoprocessamento. Foram utilizadas cinco imagens do satélite COSMO-SkyMed, uma imagem do satélite QuickBird e um modelo digital de elevação da área livre de gelo da península Potter. As imagens foram submetidas à normalização radiométrica, correção da geometria e nas imagens SAR fez-se a filtragem do ruído speckle. Através de interpretação visual, análise dos valores de retroespalhamento, e com o apoio das informações obtidas por meio de levantamento em campo realizado em fevereiro de 2012, foram delimitadas as zonas superficiais de neve e gelo, lagos e áreas úmidas nas imagens SAR. Os valores de retroespalhamento das zonas superficiais nas áreas de rocha e solo exposto não apresentaram diferenças significativas que possibilitassem a classificação. Através de uma análise multicritério e considerando as configurações geomorfológicas, distribuição da vegetação, suscetibilidade à ação eólica na superfície e as porções da superfície que recebem radiação solar considerada ideal ou que provoque saturação no desenvolvimento da vegetação, foram delimitados sete geoambientes na península Potter, sendo seis geoambientes nas áreas livres de gelo e o geoambiente da geleira Polar Club. Nas unidades geoambientais das áreas livres de gelo, são predominantes as feições geomorfológicas de terraços marinhos e morainas, a forma do terreno é convergente e côncava e a influência da suscetibilidade à ação eólica é pouca ou nenhuma. O mapeamento da península Potter por meio de unidades geoambientais possibilitou ampliar o conhecimento dos elementos superficiais que constituem esse ambiente. / This study aims to define and characterize the geoenvironments of Potter Peninsula, King George Island, Antarctic Maritime, using remote sensing data from COSMO-SkyMed and QuickBird, and GIS techniques. At total, five images acquired by COSMO-SkyMed satellite, one QuickBird image and a digital elevation model from the ice-free area of Potter Peninsula were used. The pre-processing of the imagery consisted of radiometric calibration, geometric correction and, for SAR images, speckle filtering. By means of visual interpretation, analysis of backscattering values, and with the use of field data collected in February 2012, the glacier facies of Polar Club glacier, lakes and wet areas of Potter Peninsula were classified. The backscattering of the rock areas did not show significant differences to enable the segmentation of classes. By using a multicriteria approach considering the geomorphology, vegetation distribution, wind influence on the surface, and influence of the solar radiation on the vegetation, seven geoenvironments were identified in Potter Peninsula, six of them in the ice-free areas and one geoenvironment in the Club Polar glacier. In the geoenvironments of the ice-free areas, geomorphological features like marine terraces and moraines are predominant, the configuration of the terrain is convergent and concave, and the influence of wind intensity is small or does not exist. The mapping of geoenvironments in Potter Peninsula allowed the increase in the knowledge about the surface elements that constitute this environment.

Todo objeto acima do zero absoluto (0 K) emite radiação infravermelha. O planeta Terra tem uma temperatura média de 300 K e seu pico de emitância eletromagnética situa-se dentro do domínio do infravermelho termal (TIR). Dados deste domínio podem ser coletados por sensores instalados em satélites com o intuito de analisar alvos da superfície da Terra em escala local ou global. Esses sensores captam a radiação no TIR e desta radiação, duas grandezas físicas podem ser recuperadas: temperatura da superfície terrestre (TST) e emissividade da superfície terrestre (EST). A TST é um dos principais parâmetros na dinâmica dos fenômenos climáticas e a EST é um parâmetro importante na identificação de diversos tipos de materiais. Dados de temperatura e emissividade não são medidos diretamente por sensores orbitais. Juntas, essas variáveis determinam a radiância espectral emitida por uma superfície que pode ser captada por estes sensores. Neste caso, tem-se uma medida (radiância) e duas variáveis (temperatura e emissividade), o que conduz a uma equação sem solução única. Vários métodos foram propostos nas últimas décadas e cada técnica tem um conjunto de restrições que deve ser observado a fim de gerar resultados confiáveis. No presente trabalho, dois algoritmos foram propostos para estimar a TST e a EST. A desigualdade de Cauchy-Schwarz é empregada nos métodos desenvolvidos, tratando o problema de estimação dos parâmetros terrestres como uma comparação entre vetores, que correspondem a valores de radiância de imagens do subsistema TIR/ASTER e de assinaturas espectrais de experimentos realizados em laboratório. Um dos métodos acrescenta uma etapa no processamento de dados, em que é aplicado regressão linear para um polinômio do 2º grau entre produtos internos (eixo das ordenadas) e temperaturas (eixo das abscissas). Neste caso, a nova estimativa para temperatura será a abscissa do vértice. Os algoritmos foram testados em dados simulados de temperatura e emissividade obtidos em laboratório de um mineral de quartzo livre de impurezas e com uma assinatura espectral conhecida, associada à ligação Si − 0 na região do TIR. Além disso, os algoritmos foram aplicados em dados de radiância captados pelo sensor ASTER. Os resultados obtiveram desempenho satisfatório levando em conta as características de heterogeneidade do banco de dados experimental e da interferência dos gases atmosféricos. / Any object above absolute zero (0 K) emit infrared radiation. The planet Earth has an average temperature of 300 K and its peak of electromagnetic emittance lies within the domain of thermal infrared (TIR). Sensors in satellites can collect this domain data in order to analyze the Earth’s surface targets in local or global scale. These sensors capture radiation in TIR and from this radiation, two physical quantities can be retrieved: land surface temperature (LST) and land surface emissivity (LSE). The TST is one of the main parameters in the dynamics of climatic phenomena and the EST is an important parameter in the identification of various types of materials. Satellite sensors do not directly measure temperature and emissivity data. Together, these variables determine the spectral radiance emitted by a surface that can be captured by these sensors. In this case, one has a measure (radiance) and two variables (temperature and emissivity), leading to a mathematical problem no single solution. Together, these variables determine the spectral radiance emitted by a surface that can be captured by these sensors. In this case, there is a measure (radiance) and two variables (temperature and emissivity), leading to an equation with no single solution. Several methods have been proposed in recent decades and each technique has a set of restrictions that must be observed in order to generate reliable results. In this study, two algorithms have been proposed to estimate the TST and EST. Cauchy-Schwarz inequality is used in methods developed by treating the problem of estimating terrestrial parameters as a comparison between vectors, corresponding to values of radiance of TIR/ASTER subsystem and spectral signatures of experiments performed in the laboratory. One method adds a step in the data processing, wherein regression is applied to a polynomial of 2nd degree between inner products (ordinate axis) and temperature (abscissa axis). In this case, the new estimate for temperature is the abscissa of the vertex. The algorithms were tested on simulated data of temperature and emissivity obtained in the laboratory of a quartz mineral free of impurities and with a known spectral signature, associated with the Si − 0 bond in the TIR domain. Moreover, the algorithms have been applied in radiance data captured by the sensor ASTER. The results achieved satisfactory performance taking into account the characteristics of the experimental database heterogeneity and the interference of atmospheric gases.

Este estudo teve por finalidade investigar a frequência e intensidade dos Sistemas Frontais (SF) avaliando-os com os episódios ENOS (El Niño Oscilação Sul) para o período da Primavera (SON) de 2000 a 2010 sobre o Estado do Rio Grande do Sul (RS). As análises mostraram que os anos em que se tem a menor ocorrência de SF estão associados principalmente a eventos de La Niña Fraco e Neutralidade. Em contrapartida, um número maior de Sistemas Frontais foi verificado com relação aos episódios de El Niño Moderado e Neutralidade. Especificamente, no que se refere à questão mensal, percebeu-se que no mês de Outubro há uma maior influência dos Sistemas Frontais do que em Setembro e Novembro. Outro fator pertinente e evidenciado deu-se pelas comparações entre o período escolhido (no qual não ocorreram eventos fortes) e os episódios de ENOS Fortes. Notou-se, neste caso, que não ocorreram variações impactantes no número de Sistemas Frontais, embora se tenha o conhecimento dos efeitos e alterações existentes nos padrões de circulação atmosférica devido à atuação dos fenômenos de escala interanual. Ainda, tendo a necessidade de ampliar a gama de entendimento, foi realizada uma abordagem com relação ao comportamento da precipitação em seis sub-regiões do Estado, onde se observou de forma geral, um aumento da precipitação em praticamente todas as áreas do RS, quando comparado com a média Histórica. Com isso, ressaltou-se que os volumes mensais abaixo da média Histórica estão ligados a episódios de Neutralidade. Já a normalidade do regime de precipitação, mostrou-se interligado em média para todas as regiões ao evento de El Niño e por último, as precipitações acima da normal climatológica estão mais presentes em condições de El Niño, mais especificamente de intensidade Moderada. Dentre as sub-regiões analisadas, destacou-se a parte Oeste do Estado por ter apresentado uma maior intensidade nos volumes de precipitação. Outro fator importante analisado foram os valores percentuais das precipitações derivadas dos sistemas frontais. Levando-se em conta a média das avaliações, verificou-se que as sub-regiões Sul e Sudoeste do Rio Grande do Sul são as mais influenciadas pelas passagens dos Sistemas Frontais, enquanto os menores impactos na precipitação podem ser notados nas regiões Central e Norte do Rio Grande do Sul. Além disso, realizou-se um estudo de caso para avaliar o comportamento dos Sistemas Frontais em episódios de ENOS diferentes, nos campos de pressão atmosférica e temperatura do ar. Logo, averigou-se que em um ano de Neutralidade, as passagens de SF sobre o Estado costumam ser mais prolongadas em sua duração de tempo, permanecendo mais dias, com algumas variações significativas nos campos meteorológicos observados. Enquanto para um ano referente à condição de El Niño Moderado, os Sistemas Frontais possuem, na maioria dos casos, uma duração de tempo menor, consequentemente com menores variações na temperatura e pressão. / This study aimed to investigate the frequency and intensity of the frontal systems (FS) evaluating them with respect to the episodes of El Niño – South Oscillation (ENSO) for the spring season (SON) from 2000 to 2010, over the state of Rio Grande do Sul (RS - Brazil). The analysis showed that the years having a smaller incidence of SF are mainly associated to events of weak La Nina and neutrality. In contrast, a larger number of frontal systems were observed with respect to episodes of moderate El Nino and neutrality. Specifically with relation to the monthly aspect, it was noticed that there is a major influence of the frontal systems in October than in September and November. Another inherent and evidenced factor was given by the comparisons between the selected period (with no occurrence of strong events) and the Strong ENSO episodes. In this case it was noticed that there has not occurred impacting variations in the number of frontal systems although the effects and changes of the atmospheric circulation patterns due to the action of the interannual scale phenomena are known. Further, to enlarge the range of understanding, it was made one approach relating to the precipitation behavior in six sub regions of the state where in general it was observed an increase in the precipitation almost in all areas of the RS when compared to the historic average. Thus, the monthly volumes below the historic average are linked to neutral episodes. Otherwise, the normal precipitation regime, on average, was proved to be interconnected for all regions to the event El Niño, and finally the rainfall above the climatology are more common in El Niño conditions, specifically with Moderate intensity. In this manner, considering the analyzed sub regions, the west part of the state has presented a higher intensity of precipitation volumes. Another important factor analyzed were the percentage values of rainfall derived from frontal systems. Taking into account the average of the evaluations, it was found that the South and southwest sub-region of Rio Grande do Sul is the most influenced by passages from the SF, while smaller impacts on precipitation can be noticed in the Central and North regions. In addition, it was realized a case study to evaluate the behavior of frontal systems in different episodes of ENSO, with respect to the fields of atmospheric pressure and air temperature. Thus, it was found that in a year of neutrality, the frontal systems crossings on the state tend to be more prolonged, remaining more days, with some significant variations in the observed meteorological fields. While for a year related to the condition of Moderate El Nino the frontal systems have, in mosta cases, a shorter duration, thus with minor variations in temperature and pressure.

O uso da técnica de assimilação de dados meteorológicos é extremamente importante para a correção de imprecisões nos dados que compõem as condições iniciais e de fronteira dos modelos de previsão do tempo. Neste trabalho, faz-se uso da técnica de assimilação de dados 3DVAR contida no modelo de mesoescala WRF (Weather Research and Forecasting), o objetivo principal do trabalho é analisar o impacto da assimilação de dados meteorológicos de diversas fontes de dados (GTS – Sistema Global de Telecomunicações, estações automáticas, dados radar) no modelo WRF. Para analisar a consistência da assimilação de dados no WRF verificou-se a diferença entre a análise com e sem assimilação de dados. Confirmando a consistência da mesma, foram realizados os procedimentos necessários para gerar os prognósticos com assimilação de dados para cada caso individualmente. Os experimentos com assimilação de dados foram realizados para cada tipo de dado e em conjunto, possibilitando assim fazer uma análise do impacto que cada dado tem na previsão. Os resultados foram comparados entre si espacialmente utilizando dados do modelo global GFS (Global Forecast System) e satélite da Missão de Medida da Chuva Tropical (TRMM). A variável da precipitação acumulada foi comparada e validada espacialmente com os dados do TRMM, constatou-se para o caso do mês de janeiro uma superestimação dos valores acumulados para algumas regiões e para o caso do mês de abril uma subestimação, isso se deve ao fato da frequência temporal dos dados do satélite TRMM, pois provavelmente elas não foram compatíveis com o horário das precipitações. Quando comparado com o volume de chuva pontual com os dados da estação automática a maioria dos processamentos mostrou-se eficaz. Também no estudo de caso ocorrido no mês de janeiro a inserção de dados assimilados possibilitou uma melhora na intensidade e localização da célula convectiva. As variáveis da temperatura e do vento foram comparadas espacialmente com as análises do modelo GFS. A variável da temperatura ora apresentou valores superiores, ora inferiores ao modelo GFS, mesmo assim os resultados foram satisfatórios, uma vez que, foi possível simular temperaturas superiores antes da passagem do sistema e inferiores após a passagem do mesmo. Para o campo de vento houve uma pequena discrepância em todas as simulações em relação a magnitude, porém a direção do vento foi plotada de forma coerente, simulando até o ciclone presente no caso do mês de abril. Para o perfil vertical da temperatura e temperatura do ponto de orvalho o impacto da assimilação de dados foi pequeno, porém ambas as simulações representaram de forma coesa os perfis quando comparados com o perfil observado. Em suma, o estudo comprova que, embora se tenha algumas incoerências assimilação 3DVAR contribui de modo significativo nas previsões do tempo do modelo WRF. / The use of meteorological data assimilation technique is extremely important for the correction of the imprecisions of observational data for the initial and boundary conditions of weather forecasting models. In the present work it is used the 3DVAR data assimilation technique of the mesoscale model WRF system (Weather Research and Forecasting) aiming the analysis of the impact of the assimilation of meteorological data from several data sources (GTS - Global Telecommunication System, automatic surface stations network and radar) in the WRF model. To analysis the consistency of the data in the WRF assimilation it has been gathered the difference between analysis, with and without data assimilation. Confirming its consistency the procedures required, to generate predictions with data assimilation for each individual case were performed. The data assimilation experiments were performed for each data type as well as including all of them allowing, therefore, the analysis of the impact of each over the forecast. The results were compared and validated using data from the spatially global forecasting model GFS (Global Forecast System), satellite and the mission of the Tropical Rain Measurement (TRMM) data. The cumulative rainfall variable was compared spatially with data from TRMM, where it has been observed, in the case of January, an overestimation of the accumulated values for some regions and an underestimation for the case of April. These have been occurred because of temporal frequency of the TRMM satellite data - which probably because were not compatible with the precipitation time occurrence. Comparison between the accumulated precipitation with data from automatic station presented mostly effective results. Also, in the case study of the January with assimilated data, produced an improvement in the intensity as well as in the location of the convective cell. The wind and temperature variables were compared with the spatially GFS’s analysis. The higher temperature variable values presented alternated, from higher and lower values compared to the GFS results. The results were nevertheless unsatisfactory, because the simulated temperatures presented prior to passing the frontal system and after passing it. For the wind field there was a small discrepancy in all simulations regarding the magnitude, but the wind direction was plotted consistently simulating up to the present in the case of April cyclone. For the vertical profiles of temperature and dew point temperature the impact of data assimilation was small, but both simulations made represented good profiles, compared with the observed values. In summary, the study shows that, although there were some inconsistencies, compared with the observations, the 3DVAR assimilation contributes significantly to WRF model forecasts.

O presente trabalho utilizou uma série de dez imagens Landsat TM, adquiridas no período entre 1984 e 2010, e o modelo digital de elevação ASTER GDEM para catalogar as geleiras da porção Norte da Cordilheira Real, Bolívia, e analisar a variação na área dessas geleiras. O Índice de Diferença Normalizada de Neve e Gelo (NDSI) foi utilizado como principal critério, em uma abordagem por critérios múltiplos, para classificação das imagens TM e geração da posição das frentes das geleiras e os divisores de drenagem glacial foram delimitados manualmente com o auxilio de curvas de nível geradas com o ASTER GDEM. De acordo com a análise, a cordilheira mostrou uma predominância de geleiras com área entre 0,01 e 0,5 km2, porém as geleiras entre 1 e 3 km2 de área possuem um maior percentual na representatividade da área total, 38,3 % (55,75 km2) em 2010. As análises nas variações em elevação das geleiras mostraram um aumento de altitude média e nas elevações mínimas de ocorrência das geleiras na Cordilheira Real. Para o ano de 2010, a geleira de menor elevação ocorre em 4655 metros de altitude. Os resultados referentes a análise de orientação mostraram que existe uma grande influência desse fator na elevação mínima, no número total de geleiras por setor da cordilheira e no tamanho das geleiras. O setor Sul apresentou um número maior de geleiras, com 61 geleiras em 2010, e uma maior porcentagem na área total da cordilheira 21,84 %. As geleiras orientadas para o setor Sudeste apresentaram, no geral, a mais baixa elevação de ocorrência, com 4.335 metros de altitude em 1984. O setor Norte apresentou o menor número de geleiras, com 11 geleiras em 2010, e a maior altitude para as mínimas elevações analisadas, 4989 metros em 2010. Os resultados obtidos apresentaram uma redução gradativa na área das geleiras durante o período do estudo. No total, 49,12 % da área das geleiras foi perdida entre o período de 1984 a 2010. Porém essa perda não ocorreu de forma linear ao longo do período do estudo, pois todos os intervalos de tempo entre as imagens sofreram perda de área total, com exceção do período entre 1994 e 1997. Quanto a orientação, as geleiras com fluxo para o setor Sul foram as que mais sofreram perda em área. O número de massas de gelo identificadas como geleiras também foi reduzido em 39,57 % nesse mesmo período para toda a cordilheira. Os resultados mostraram-se semelhantes aos de outros estudos realizados com geleiras tropicais Andinas, confirmando as tendências de retração das geleiras situadas nessas regiões. / This study used a time series of 10 Landsat TM images, acquired between 1984 and 2010, and the ASTER GDEM to catalog the glaciers in the Northern Cordillera Real, Bolivia, and analyze the variations in area of these glaciers. The Normalized Difference Snow Index (NDSI) was used as the main criterion, in a multiple criteria approach, for the classification of TM images and extraction of glacier frontal positions. Ice divides were manually digitized with the assistance of contour lines generated with the ASTER GDEM. This cordillera showed a predominance of glaciers with area between 0.01 km2 and 0.5 km2. However, glaciers with size between 1 and 3 km2 had a higher percentage of the total area, 38,3 % (55,75 km2) in 2010. The analyses of variations in elevation showed an increase of average altitude and in the minimum elevations of glaciers occurrence in the Cordillera Real. For the year 2010, the lowest glacier elevation occurred at 4655 meters of altitude. The results for the glaciers orientation showed a great influence of this factor on the minimum elevation of glacier occurrence, in the total number of glacier in each sector, and in the glacier size. The Southern sector had the largest amount of glaciers, with 61 glaciers in 2010, and the highest percentage of the total area of Cordillera Real, 21,84 %. Glaciers oriented to the SE sector had the lowest elevation of occurrence, 4335 meters of altitude in 1984. The Northern sector had the lowest number of glaciers, 11 glaciers in 2010, and the highest altitude for glacier occurrence , 4989 meters of altitude in 2010. The results showed a gradual reduction in the area of ice during the study period. In total, 49,12 % of the glacier area was lost between the period 1984-2010. But the glacier retreat was not linear over the study period. Ice loss was detected for almost all time intervals between image acquisitions, except for the period between 1994 and 1997. Glaciers oriented to the South were the most affected by changes in area. The number of ice bodies identified as glaciers was also reduced by 39,57 % during the same period for the entire range. The results were similar to other studies of tropical Andean glaciers, confirming the trends of glacier retreat located in these regions.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-07T10:48:17Z No. of bitstreams: 1 2014_ElaneFiuzaBorges.pdf: 33139954 bytes, checksum: cc9deb358c18bf5f5bb9447cdbfce861 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-11-11T11:52:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_ElaneFiuzaBorges.pdf: 33139954 bytes, checksum: cc9deb358c18bf5f5bb9447cdbfce861 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-11T11:52:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_ElaneFiuzaBorges.pdf: 33139954 bytes, checksum: cc9deb358c18bf5f5bb9447cdbfce861 (MD5) / Com o lançamento do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) a bordo das plataformas Terra e Aqua em 1999 e 2002, respectivamente, com resolução temporal de 1-2 dias, abriu-se a possibilidade de utilizar séries temporais contínuas de imagens orbitais para discriminar classes de cobertura vegetal natural e antrópica em diferentes partes da Terra. Os objetivos propostos nesta pesquisa foram: a)analisar a qualidade radiométrica das séries temporais (2000-2011) do índice de vegetação realçado (EVI) do sensor Terra/Modis do Oeste da Bahia e identificar o filtro mais apropriado, dentre os disponíveis no programa Timesat, para suavizar as referidas séries temporais; b) classificar as séries temporais filtradas de EVI pelo algoritmo spectral anglemapper (SAM) para mapear o uso e cobertura vegetal do Oeste da Bahia; e c) caracterizar afenologia da cobertura vegetal do Oeste da Bahia por meio de métricas fenológicasderivadas de séries temporais de EVI.A qualidade radiométrica foi analisada com base nos dados do Pixel Reliability,disponível no produto MOD13Q1. Os desempenhos dos três métodos de suavizaçãodisponibilizados no Timesat(Logística dupla, Savitzky-Golay e Gaussiano assimétrico) foramanalisados por meio do teste F de Graybill e pela estatística de Willmot. Curvas espectrotemporaisrepresentativas das classes Campo sujo, Cerrado ralo, Cerrado típico, Cerradodenso, Floresta estacional, Mata seca, Vegetação secundária, Cultura agrícola e Pastagemcultivada foram utilizadas como membros de referência na aplicação do algoritmo SAM para classificar as séries temporais e obter o mapa de uso e cobertura vegetal da área de estudo.A acurácia do mapeamento foi analisada por meio de imagens do satélite RapidEye eestatística Kappa. As séries temporais de EVI foram processadas no programa Timesat paraextrair as métricas fenológicas de taxas de rebrota, senescência, produtividades total esazonal, valores de mínimo e máximo, comprimento e amplitude alcançados em cadaestação climática. Posteriormente, realizaram-se as tabulações cruzadas entre as métricasfenológicas e as classes de cobertura vegetal natural e antrópica da área de estudo.Cinco por cento dos pixels do Modis do Oeste da Bahia estiveram cobertos pornuvens, praticamente todos eles provenientes da estação chuvosa. O filtro que apresentoumelhor desempenho na suavização de séries temporais do Modis EVI dessa região foiLogística dupla. O classificador SAM discriminou as classes supracitadas (índice Kappa =0,8), todavia, baseado em dados disponíveis na literatura, houve subestimação da Pastagem cultivada e superestimação do Cerrado típico.As métricas fenológicas evidenciaram as adaptações vegetativas relacionadas ao periodismo da vegetação no Oeste da Bahia. Observou-se grande heterogeneidade na representação das métricas fenólogicas, pois a vegetação do Cerrado possui grande diversidade em termos de estrutura (composto por um mosaico de formações campestre,savânica e florestal), além de apresentar forte influência da sazonalidade climática. Essas características refletem-se em acentuadas diferenças em termos de índice de área foliar,densidade e distribuição espacial de indivíduos e teor de água nas folhas, entre outros parâmetros. Portanto, os distintos padrões das métricas encontrados nessa pesquisa estão relacionados às características naturais e adaptativas ao ambiente de cada fitofisionomia presente na área de estudo. No caso da agropecuária (culturas agrícolas de sequeiro e pastagens cultivadas, principalmente), as métricas também apresentaram elevada heterogeneidade, por causa da diversidade em termos de tipo de cultura (por exemplo, soja,milho, algodão e milheto) e do manejo de solos e planta (por exemplo, plantio direto e plantio convencional).Esse estudo permitiu demonstrar o potencial de séries temporais do sensor Modis,após a aplicação do filtro temporal, para discriminar classes de uso e cobertura vegetal no Oeste da Bahia. Recomenda-se a continuidade da pesquisa a partir das séries temporais em consonância com os dados do regime pluviométrico para o Oeste da Bahia, devido as marcantes características da sazonalidade, para a análise do comportamento fenológico da cobertura vegetal na área de estudo. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The launch of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensoraboard of the Terra and Aqua platforms in 1999 and 2002, respectively, with 1-2 daytemporal resolution, opened the possibility of using continuous satellite time series todiscriminate land use and land cover classes in different parts of the world. The objectives ofthis study were: a) to analyze the radiometric quality of Enhanced Vegetation Index (EVI)time series (2000-2011) derived from the Terra/Modis sensor of Western Bahia and toidentify the most appropriated filter, among those available in the Timesat software, tosmooth time series; b) to classify the filtered EVI time series by the spectral angle mapper(SAM) algorithm to map land use and land cover classes of Western Bahia; and c) tocharacterize the phenology of land use and land cover classes of Western Bahia by meansof phenological metrics derived from the EVI time series.The radiometric quality was evaluated based on the Pixel Reliability data available inthe MOD13Q1 product. The performances of three smoothing filters available in the Timesatsoftware (double Logistics, Savitzky-Golay and asymmetric Gaussian) were analyzed usingthe Graybill´s F-test and the Willmot statistics. Spectro-temporal curves representative ofCampo sujo (shrub Cerrado), Cerrado ralo (sparse Cerrado), Cerrado típico (Cerradoshrubland), Cerrado denso (dense Cerrado), Seasonal forest, Dry forest, Secondaryvegetation, Croplands and Pasturelands were used as reference members in applying theSAM algorithm to classify the time series to obtain land use and land cover map of the studyarea. The accuracy of the mapping was analyzed by RapidEye satellite images and Kappastatistics. The EVI time series were processed in the Timesat software to extractphenological metrics of rate of regrowth, senescence and total seasonal productivity,minimum and maximum values, as well as the length and amplitude achieved in eachweather station. Subsequently, we conducted the cross-tabulations between phenologicalmetrics and land use and land cover classes of the study area.Five percent of the Modis pixels of Western Bahia were affected by clouds, virtuallyall of them from the rainy season. The filter with the best performance to smooth Modis EVItime series from this region was the double Logistics. The SAM classifier discriminated theabove mentioned classes (Kappa index = 0.8), however, based on previous data available inthe literature, there was underestimation of Pasturelands and overestimation of Cerradoshrubland.The phenological metrics showed vegetative adaptations related to the periodism ofthe vegetation in Western Bahia. There was considerable heterogeneity in the representationof phenological metrics because the Cerrado vegetation has high diversity in terms ofstructure (composed of a mosaic of grasslands, shrublands and forestlands), besides thestrong influence of climatic seasonality. These characteristics are reflected in strongdifferences in the leaf area index, density and spatial distribution of individuals and the watercontent of leaves, among other parameters. Therefore, the different patterns of metrics foundin this study are related to natural and adaptive characteristics of the environment of eachphytophysiognomy present in the study area. In the case of agriculture (mainly dry spellcroplands and cultivated pasturelands), the metrics also showed high heterogeneity becauseof the diversity in terms of type of culture (e.g., soybean, corn, cotton and millet) and soil andplant management (e.g., conventional and no-till planting system).This study allowed demonstrating the potential of MODIS time series after applyingtemporal filter for discriminating land use and land cover classes of Western Bahia. Werecommend continuing this research analyzing the influence of the rainfall in the EVI timeseries of the study area. As mentioned before, this region is marked by the strongseasonality.