GODOY, M. D. P. Alteração nas áreas de mangue em estuários no Estado do Ceará devido a mudanças nos usos do solo e mudanças climáticas. 2015. 96 f. Tese (Doutorado em Ciências Marinhas Tropicais) - Instituto de Ciências do Mar, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Geovane Uchoa (geovane@ufc.br) on 2016-05-11T13:42:48Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_mdpgodoy.pdf: 32665774 bytes, checksum: 176bc8323237ec5639ad175f922803b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Nadsa Cid (nadsa@ufc.br) on 2016-06-14T19:50:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_mdpgodoy.pdf: 32665774 bytes, checksum: 176bc8323237ec5639ad175f922803b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-14T19:50:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_mdpgodoy.pdf: 32665774 bytes, checksum: 176bc8323237ec5639ad175f922803b8 (MD5) Previous issue date: 2015 / Mangroves vegetation covers an estimated area of about 12 to 20 million hectares worldwide. Coastal habitats such as mangroves, salt marshes and coral reefs serve as protection for the coastline from erosion and flooding. Studies assessing mangroves species threats showed that 70 species were considered endangered and could disappear in the next decade, this loss would have devastating economic and environmental consequences for coastal communities due to their importance. In the last 50 years, between 30% and 50% of mangroves have disappeared, which is still happening in some places and it is increasing at certain areas. The annual rate of disappearance of coastal ecosystems is four times greater than the rate for disappearance for rain forests. Mangroves suffer greater pressure due to the rapid conversion of forests into agricultural and urban areas, in this scenario, climate change promote specific pressures on mangroves and may increase the impacts of anthropogenic activities or from other sources. The focus of this study was to map the changes in mangrove area in twelve estuaries in Ceará between the years 1992 and 2011, and to identify the main drivers of these changes, whether they are caused by land use change within the watershed or by global climate change. There was also done a mapping rainfall trends within the Jaguaribe River watershed, this was done using data obtained from the website of the Brazilian National Water Agency (ANA) using sampling points from all the municipalities in the watershed. The results showed that 9 of the 12 estuaries showed expansions in their mangrove areas ranging from approximately 4% to 430%, the other mangroves showed a decrease from 4% to 77%. With respect to the vectors responsible for changes in areas, it was observed that the interaction between land use change and increasing sea levels allowed the mangroves to expand into new sedimentation areas, especially in rivers with dams. The mapping of rainfall trends showed that most municipalities in the watershed of Jaguaribe River suffered decrease in rainfall throughout the year and during the dry season. / Mangues são formações vegetais que cobrem uma área estimada de cerca de 12 a 20 milhões de hectares no mundo todo. Habitats naturais costeiros como mangues, marismas, corais e recifes servem como proteção para a linha de costa contra erosão, inundação, área de pouso para espécies migratórias, berçário para diversas espécies além de possuir valor cultural para diversas comunidades que retiram desse ambiente o seu sustento. Estudos realizados para avaliar o risco para espécies de mangues mostrou que 70 espécies foram consideradas como em risco de extinção e poderiam desaparecer na próxima década, essa perda teria consequências econômicas e ambientais devastadoras para as comunidades costeiras devido à importância dessas espécies. Nos últimos 50 anos, entre 30% e 50% das áreas mangues no mundo desapareceram e essa perda continua a acontecer em alguns locais e, em certos pontos, está aumentando. Atualmente, a diminuição anual da área ocupada por ecossistemas costeiros ocorre em um ritmo quatro vezes maior do que para florestas tropicais. O foco desse estudo foi mapear as alterações nas áreas de mangue em doze estuários do litoral do estado do Ceará entre os anos de 1992 e 2011, e identificar os principais vetores dessas alterações, sejam esses as alterações do uso de solo das suas respectivas bacias hidrográficas ou as alterações climáticas globais. Também foi realizado o mapeamento das tendências dos índices pluviométricos dentro da Bacia Hidrográfica do Rio Jaguaribe, utilizando dados da Agência Nacional de Águas (ANA) para cada município da bacia hidrográfica. Os resultados mostraram que 9 dos 12 estuários mostraram expansões nas suas áreas de manguezais que variaram entre aproximadamente 4% e 430%, os outros mangues mostraram uma diminuição entre 4% e 77%. No que diz respeito aos vetores responsáveis pelas alterações nas áreas, foi possível perceber que, a construção de barragens possibilitou aos mangues se expandirem sobre novas áreas de sedimentação como ilhas e bancos de areia, antigas áreas de salina servem como área de crescimento de mangue em diversos estuários enquanto o desmatamento para expansão urbana, agricultura e criação de fazendas de camarão foram os maiores responsáveis pela diminuição dos mangues em alguns estuários. Alterações climáticas podem ter um impacto nos mangues no que diz respeito à diminuição das vazões dos rios e nas taxas de deslocamento de dunas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-07-04T04:04:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346685.pdf: 5170246 bytes, checksum: efa1a19bd4cbb2eb8201c13c5bb9af28 (MD5) Previous issue date: 2017 / Recentemente o uso de modelos hidrológicos distribuídos e semi-distribuídos tem crescido, principalmente devido ao aumento na capacidade de processamento computacional e da disponibilidade de dados espacialmente distribuídos. Sua aplicação na gestão de recursos hídricos, como importante ferramenta de apoio nas tomadas de decisão, requer que as incertezas envolvidas nas estimativas modeladas sejam sempre quantificadas e comunicadas aos seus usuários. Apesar de indissociável, essas incertezas nem sempre são apresentadas nos estudos relacionados. A calibração de modelos hidrológicos utilizando variáveis observadas de maneira espacialmente distribuída, ou diferentes variáveis, pode ser capaz de reduzir as incertezas e contornar o problema da equifinalidade, pois menos conjuntos de parâmetros são capazes de satisfazer os critérios de calibração em todas as áreas simultaneamente. O presente trabalho procura investigar as hipóteses de que as calibrações multi-site e multi-variável são capazes de melhorar o desempenho e diminuir as incertezas da simulação de vazão pelo modelo SWAT. Foram avaliadas diferentes estratégias de calibração, integrando o uso de medições de vazão em múltiplas estações fluviométricas e estimativas de evapotranspiração provenientes de sensoriamento remoto. O modelo foi calibrado e validado na bacia hidrográfica do rio Iguaçu, pelo SUFI-2, utilizando como função objetivo o índice KGE (Kling-Gupta Efficiency). A transferência de parâmetros entre diferentes escalas temporais também foi investigada. Para isto, os parâmetros foram calibrados em escala mensal e validados nas escalas mensal e diária. A evapotranspiração real foi obtida dos resultados da aplicação do METRIC a imagens MODIS por Uda (2016), que produziu estimativas mensais para toda a bacia do rio Iguaçu. Os resultados indicam que a adição de múltiplas estações fluviométricas e/ou da evapotranspiração nas estratégias de calibração leva à diminuição das incertezas na simulação da vazão. Todavia, as calibrações multi-site e multi-variável não levaram a melhorias significativas na performance do modelo na simulação da vazão. As validações em escala diária apresentaram resultados razoáveis em relação às incertezas (fator-p e fator-r) e à função objetivo (KGE>=0,50) para a simulação de vazão. Entretanto, o exutório e algumas subbacias não foram capazes de simular os picos de vazão satisfatoriamente. A transferência de parâmetros entre escalas temporais no SWAT depende de mais estudos.<br> / Abstract : Distributed hydrological models use has recently grown mostly due to the rising computational processing capacity and data availability. Application of hydrological models on water resources management, as important tool for decision making, requires the prediction uncertainty to be evaluated and clearly communicated to users. Despite intrinsic, uncertainty is not always clearly related. The use of multi-variable and/or multi-site calibration on hydrologic distributed models can help reduce equifinality problems, since less parameter sets can satisfy calibration criteria at all sites simultaneously. The present study investigate the hypothesis that multi-site and/or multi-variable calibration are able to improve model performance and reduce prediction uncertainty for streamflow predictions on SWAT model. Different calibration strategies were evaluated, integrating multiple streamflow measurements and evapotranspiration estimates from remote sensing products. SWAT model was calibrated and validated on Iguaçu river basin, using SUFI-2, with Kling-Gupta Efficiency (KGE) as objective function. The transference of parameters among different time steps was also investigated. For that, the model was calibrated only at monthly time step and validated on monthly and daily time steps. Actual evapotranspiration estimates were obtained from Uda (2016), which produced monthly evapotranspiration maps for the entire Iguaçu river basin. Results indicate that the use of multi-site or multi-variable calibration reduces streamflow prediction uncertainty, but no significant performance improvement was observed. Model daily validation results were satisfactory regarding uncertainty (r-factor and p-factor) and the objective function (KGE>=0,50) for the streamflow simulation. On the other hand, the main outlet and some subbasins were unable to correctly simulate flow peaks. Parameter transference between temporal scales for SWAT requires further investigation.

O bioma Pampa ocorre na Argentina, Brasil, Uruguai e Paraguai. Suas paisagens compõem um rico patrimônio cultural relativo à biodiversidade, com flora e fauna singulares. Nos últimos anos, a área cultivada com soja teve um crescimento significativo nos municípios situados no sul do estado do Rio Grande do Sul, especialmente sobre o bioma Pampa. Este avanço tem causado preocupação, tanto por parte de ambientalistas, apreensivos em relação à preservação deste bioma, como pelos órgãos de planejamento agrícola, visto que esta região é considerada de risco elevado para o cultivo da soja em função de restrições hídricas. Neste sentido, este estudo objetivou identificar transformações ocorridas, entre os anos 2000 e 2015, em uma área de abrangência do bioma Pampa em virtude da inserção e expansão da cultura da soja. O estudo monitorou a expansão das lavouras de soja no sul do Brasil sobre áreas pertencentes ao bioma Pampa através dos índices de vegetação (EVI e NDVI) de imagens MODIS. Foram realizados dois trabalhos de campo, um em 2014 e o outro em 2015, nos quais foram coletados diferentes usos e coberturas da terra na área de estudo. Uma parte desses dados serviu de base para a realização de testes metodológicos, e a outra para verificação de acurácia. Inicialmente, o padrão de evolução dos índices ao longo do tempo foi caracterizado para as culturas da soja e do arroz irrigado no bioma como um todo, e após foram analisadas as diferenças entre regiões ecoclimáticas. Foram realizadas duas modalidades de classificação, pixel a pixel e orientada a objeto. A classificação pixel a pixel foi a estratégia usada na confecção das máscaras de área plantada com culturas de primavera/verão nas safras 2000/2001, 2002/2003, 2005/2006, 2008/2009, 2012/2013, 2013/2014 e 2014/2015. Como as culturas da soja e do arroz apresentam ciclos fenológicos similares, conferindo baixa separabilidade entre as classes, foi calculada a distância de Bhattacharyya, feição por feição disponível, de áreas conhecidas com soja e com arroz (trabalho de campo) para cada região ecoclimática, de forma a definir as feições e períodos de maior separabilidade entre as culturas. Em seguida foi realizada uma classificação orientada a objeto para a safra 2014/2015 através de árvore de decisão e, com base nesta árvore, o processo foi generalizado para as demais safras avaliadas. Visando caracterizar se as áreas de expansão da soja estão ocorrendo sobre áreas de campos ou áreas de arroz, as áreas classificadas foram cruzadas com o Modelo HAND. Os resultados mostraram que as culturas de primavera-verão tiveram um incremento de 1.760.225 ha em área plantada, o que equivale a 92% em relação a 2000. Existem diferenças no padrão de variação dos indicadores espectrais ao longo da safra (bandas e índices de vegetação) apresentados pelas lavouras de soja e arroz no bioma Pampa. O melhor momento verificado para a distinção das culturas de soja e arroz ocorre no período que antecede o ciclo destas culturas. Em termos de indicador espectral as imagens de índices de vegetação são as que melhor diferenciam as culturas da soja e do arroz. Na metade sul do estado, a soja vem sendo cultivada preponderantemente nas áreas mais úmidas. / The Pampa biome occurs in Argentina, Brazil, Uruguay and Paraguay. Its landscapes make up a rich cultural heritage relating to biodiversity with singular flora and fauna. In recent years the soybean had significant increase in municipalities in the south of the Rio Grande do Sul state, especially on the Pampa biome. This development had caused many issues in these environmentalists, as by the organisms of agricultural planning or by its consideration of high risk for soy cultivation due to water restrictions. Thus, this study aims to identify changes that occurred between 2000 and 2015 in Pampa biome coverage area due to the insertion and expansion of soybean cultivation. The study monitored the expansion of soybean crops in southern Brazil on areas belonging to the Pampa biome through the vegetation index (EVI and NDVI) on MODIS images. There were two on field activities, one in 2014 and another in 2015, in which different usages and land cover were sampled in the study area. A portion of this data was used in methodological tests and the other for assessing. Initially, the pattern of evolution of the indices over time was characterized for both soybean and rice crops, and later on the differences between ecoclimatic regions. Two methods of classification were considered: pixel by pixel and object-based. The pixel by pixel classification was the strategy used in the making of masks for area planted with spring-summer crops in the 2000/2001, 2002/2003, 2005/2006, 2008/2009, 2012/2013, 2013/2014 and 2014 / 2015 years. Since soybean and rice crops have similar phenological cycle, the Bhattacharyya distance was computed for each considered feature on known areas with soy and rice (field work) for each ecoclimatic region, in order to define the indices and periods of high separability between cultures. Later on an object-based classification for the 2014/2015 harvest was done using a decision tree, and based on this tree the process was generalized to the other crops evaluated. In order to characterize whether the soybean expansion is occurring on non-cultivated fields or rice areas, the classified areas were crossed-checked with a HAND model. The results showed that the spring-summer crops had an increase of 1,760,225 ha in acreage, which is equivalent to 92% compared to the year of 2000. There are differences of spectral indices in the pattern of variation along the crop (bands and vegetation indices) shown by soybean and rice in the Pampa biome. The best time for the distinction of soybean and rice cultures occurs in the period before the cycle of these crops. In terms of spectral index the vegetation indices (NDVI and EVI) images are those that best differentiate the soybean and rice. In the southern part of the state, the soybean has been cultivated mainly in wet areas, although.

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.

Grandes áreas inundáveis prestam importantes serviços ambientais, como manutenção da biodiversidade e regulação de clima, cheias e ciclos biogeoquímicos, e estão presentes nas mais variadas regiões geográficas, desde úmidas áreas tropicais como a Amazônia, até locais áridos como os grandes deltas internos da África. Complexos processos hidrológicos e hidrodinâmicos ocorrem nestas áreas, onde existe intensa interação entre áreas inundadas, biosfera e atmosfera, e onde ocorrem alterações significativas das ondas de cheia que são por elas propagadas sazonalmente. Neste contexto, o presente trabalho apresenta, através de dois métodos distintos, formas com que podemos aprofundar nosso conhecimento da dinâmica destas grandes áreas inundáveis. Inicialmente, é abordado o efeito causado pela interação rio-planície de inundação na forma dos hidrogramas. Constatou-se, através de observação de diversos hidrogramas defluentes de grandes sistemas inundáveis, que a ascensão destes é tipicamente mais lenta que a recessão, caracterizando uma assimetria negativa. Então, a partir de uma série de abordagens numéricas, analíticas e empíricas, mostrou-se que a este fenômeno é decorrente da inversa relação entre velocidade da onda de cheia (celeridade) e vazão que ocorre nestes ambientes devido ao armazenamento nas planícies. Um estudo de caso com os principais rios da Amazônica evidenciou a relevância da avaliação de assimetria de hidrogramas para compreensão da dinâmica hidrológica em regiões inundáveis. A segunda etapa deste trabalho consistiu no aprimoramento e validação de um modelo acoplado hidrológico-hidrodinâmico distribuído para simulação de bacias com grandes áreas inundáveis, capaz de modelar matematicamente a dinâmica existente e a aumentar nossa capacidade preditiva da inundação destas regiões. Foi realizada uma aplicação na bacia do Alto Rio Níger, no Oeste da África, onde está localizado o Delta Interno do Níger, uma vasta planície no Deserto do Sahel inundada sazonalmente, e onde importantes perdas por evaporação ocorrem. O modelo desenvolvido representou de forma satisfatória vazões, níveis e áreas inundadas ao longo da região, permitindo a identificação de processos relevantes na inundação do Delta. O acoplamento entre uma representação explícita da hidrodinâmica dos canais da planície (armazenamento, bifurcações, remanso) e o balanço vertical hidrológico (infiltração de água da planície para o solo e evapotranspiração) mostrou-se necessário para o satisfatório resultado do modelo. Assim, com esta pesquisa, acredita-se que novos elementos foram contribuídos para a compreensão da hidrologia de grandes áreas inundáveis, a partir da identificação do importante efeito da interação rio-planície na assimetria de hidrogramas, e do desenvolvimento de técnicas de modelagem matemática que evidenciaram a relevância da representação de interações entre hidrologia e hidrodinâmica em modelos de grandes escala. / Large floodable areas provide important environment services, such as biodiversity maintenance and regulation of climate, floods and biogeochemical cycles, and are present throughout different geographical settings, from tropical, wet areas like the Amazon, to arid ones such as the large African Inner deltas. Complex hydrologic and hydrodynamic processes occur in these areas, such as an intense interaction between flooded areas, biosphere and atmosphere, and alterations of flood waves that propagate through it. In this context, this study presents, through two distinct methods, ways with which we can deepen our understanding of the dynamics of such floodable areas. Firstly, the effect of river-floodplain interaction on hydrograph shape is addressed. It was noted, by observing a series of hydrographs routed through floodable systems, that hydrograph ascension is typically slower than the recession, characterizing a negative skewness. Then, through a series of numerical, analytical and empirical approaches, it was shown that this phenomenon exists due to the inverse relationship between flood wave speed (celerity) and discharge that occurs in these environments because of floodplain storage. A case study in main Amazon Basin tributaries was performed and indicated the relevance of hydrograph skewness evaluation for comprehension of hydrological dynamics in floodable areas. The study second step consisted in the development and validation of a distributed, coupled hydrologic-hydrodynamic model for simulation of basins with large floodable areas, able to mathematically model and to improve our prediction capacity of flooding in these areas. An application was performed in Upper Niger River, West Africa, where the Niger Inland Delta is located, which is a vast floodplain in the Sahel Desert that is seasonally flooded, and where important evaporation losses occur. The developed model satisfactorily represented discharges, levels and flooded areas across the basin, allowing the identification of relevant flooding processes in the Delta. The coupling between explicit representation of floodplain channel hydrodynamics (storage, bifurcations, backwater) and vertical hydrological balance (floodplain water infiltration into soil column, and evapotranspiration) proved a necessary model structure for the satisfactorily obtained results. Finally, with this research, we understand that new elements were contributed to the comprehension of hydrology of large floodable areas, from the identification of the river-floodplain interaction effects on hydrograph skewness to the development and application of mathematical modelling techniques, showing the relevance of the interaction between hydrology and hydrodynamic in such areas.

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.

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Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Perícias Criminais Ambientais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:21:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325588.pdf: 10627269 bytes, checksum: 1e7a7587ac754e377307f58ad53212b6 (MD5) Previous issue date: 2013 / Abstract : The performance of the Federal Police Department fighting environmental crimes is relatively recent, but its importance has been increased in the last years. As most of these crimes leave vestiges behind, the participation of Federal Forensics of Criminal Cases is an indispensable element at the criminal persecution. Among the most used by Forensics or Criminal Cases tools and technologies to do that job, nowadays the Geo-processing and associated geo-technologies, as Remote Sensing, Cartography and Global Positioning Systems, stand out. In this context, the use of orbital images, with high or very-highresolution stands out, as the case basis of the federal forensics of environment in Santa Catarina shows that most of the crimes happen in places with a characteristic land structure (small areas, almost always with a high estate value). Furthermore, orbital images have competitive costs, comparing to other sources of geospatial information and the possibility of constant actualization. Although, the indiscriminate use of these technologies must be avoided, because images without the adequate treatment have distortions that may make its forensic and cartographic use impossible. Therefore, the present study exemplifies the potential of information extraction of products generated after the processing of orbital images of forensics accomplishment. It also evaluates the positional quality of Geoeye-1 orbital image submitted to two geometric correction levels (Georeferencing 2D and Orthorectification 3D), as well as orthopicture generated by the aerophotogrametric made by a State of Santa Catarina´s demand between the years of 2010-2011, used as basis for the comparison because of its bigger spatial resolution. According to evaluation by simple sampling proportion, the Georeferencing generated a product that satisfies the criterions of the C Class at the 1:35.000 scale of the PEC, while the Orthorectification, A Class at the 1:5.000 scale. The ortho-picture was framed in the A Class for the 1:2.000 scale, according to the same Pattern of Cartographic Accuracy.

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:23:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-24. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:29:23Z : No. of bitstreams: 1 000853195.pdf: 3112576 bytes, checksum: c628aa5fce483ca622fa211e4fbdea43 (MD5) / A cultura de cana-de-açúcar tem grande influência ambiental no Brasil, pois a colheita manual da cana-de-açúcar vem sendo substituída pela mecanizada no Estado de São Paulo e isso tem provocado uma grande queda nas emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE's). Desta forma, estudos recentes salientam a possibilidade da utilização dos índices de vegetação espectrais para estimar a biomassa, o estoque e o sequestro de carbono no monitoramento da cultura de cana-de-açúcar. Mediante avanços tecnológicos de sensores remotos que permitem analisar, por meio de imagem de satélites, a distribuição espacial de áreas cultivadas e as possíveis modificações da cobertura vegetal em diversas épocas, tem possibilitado o fornecimento quanto ao monitoramento das áreas vegetadas. Assim, como hipótese principal de estudo foi estabelecido que índices de vegetação podem discriminar diferentes áreas com distintos estoques de carbono em áreas cultivadas com cana-de-açúcar, para o município de São Manuel -SP. A partir de imagens do satélite Landsat 8 foram gerados os seguintes índices de vegetação: NDVI, PRI, CO2 flux, IAF e SAVI baseado em metodologia propostas por vários autores. O processamento e avaliação dos dados obtidos para a geração dos índices de vegetação, foram elaborados pelo programa ArcGIS 10.2.2 para a validação foram utilizadas duas áreas de cana-de-açúcar em Botucatu ... / The cultivation of sugarcane has great environmental influence in Brazil, because sugarcane manual harvesting has been replaced by mechanized harvesting in São Paulo and this has caused a major drop in greenhouse gas emissions. Since 2007 the agreement was signed in the Environmental Protocol of the sugarcane industry. Thus, recent studies highlight the possibility of using spectral vegetation indices to estimate the biomass, the stock and carbon sequestration in monitoring the sugarcane crop. Through technological advances of remote sensors that allow to analyze, through satellite image, the spatial distribution of cultivated areas and possible changes in vegetation cover at different times, enable the monitoring of vegetated areas. As well as the main study hypothesis was that vegetation indices can discriminate different areas with different carbon stocks in areas cultivated with sugarcane, for the municipality of São Manuel - SP. The study area is located in the municipality of São Manuel - SP, were used to validate two areas of sugarcane in Botucatu - SP for comparison analysis. The processing and evaluation of data, generation of vegetation indices were prepared by ArcGIS 10.2.2 programs using satellite Landsat 8 bands. Were prepared correlation between vegetation indices in the validation of areas where there was a high correlation, it was possible to confirm the figures for the municipality of São Manuel - SP and interpret them with the assurance of spectral responses. Through the carbon inventory values in the soil in these areas in Botucatu - SP was performed with the correlation values of vegetation indexes generated in this case there was no correlation. One explanation for the low correlation between indexes related to biomass and carbon content in the soil is that the areas are cultivated with semi-perennial crop, which systematic soil disturbance beyond the demand management ...