A conversão de áreas sob vegetação nativa para agricultura, em geral, causa redução nos estoques de C orgânico do solo (COS) e aumento nas emissões de CO2 para a atmosfera, especialmente quando o manejo do solo envolve o preparo convencional (PC). A adoção de sistemas conservacionistas de manejo do solo possibilita aumentar o conteúdo de C do solo, auxiliando na mitigação das emissões de CO2. Modelos de simulação da dinâmica da matéria orgânica ajustados a situações locais auxiliam no acompanhamento, ao longo do tempo, das alterações nos estoques de COS causadas pelo uso agrícola. O presente estudo teve como objetivo principal estudar a evolução espaçotemporal dos estoques de COS e do balanço de CO2 dos solos do Distrito Santana (10.669 ha), em Ijuí, RS, desde o início da colonização em 1900 até 2050, a partir de simulações com o modelo Century, apoiado em técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto. Para tanto, foi criada uma base de dados geoespaciais (BDGE) em ambiente ArcGis 9 com os planos temáticos: solos, elementos da paisagem e início do uso agrícola. Foram reconstituídos os cenários históricos e atuais de manejo do solo, e inseridos no Century 4.0, o qual foi inicializado com dados edafo-climáticos locais e calibrado pelo ajuste de parâmetros internos do modelo, valendo-se da adição de C pelo milho, trigo e soja e estoques de COS medidos em 2007 na camada de 0 a 20 cm da mata nativa (condição original) e de uma lavoura adjacente, cuja conversão ocorreu entre 1901 e 1930 sob Latossolo de topo. O modelo, assim ajustado, foi estatisticamente validado comparando-se os estoques simulados e medidos em 2007 em 10 lavouras iniciadas entre 1901 e 1987. Posteriormente, o Century foi executado para todas as demais combinações solos-elementos da paisagem-início do uso agrícola do Distrito Santana (54 unidades de simulação), através da interface i-Century e os resultados gerados referentes aos estoques de COS e balanço de CO2 foram inseridos manualmente na BDGE. O uso agrícola dos solos causou redução nos estoques de COS em mais de 50% de 1900 até 1986 (de 550,9 x 103 Mg para 276,8 x 103 Mg), final do período de PC do solo, representando emissão de 2.277,5 x 103 Mg de CO2 para a atmosfera. Por outro lado, a adoção de cenários conservacionistas de manejo a partir de 1987 possibilitou a recuperação do conteúdo de C do solo, estimando-se para 2050, em relação ao original, recuperação do COS em até 65% (355,9 x 103 Mg) no cenário “Atual” e em até 87% no cenário “Melhorado”, evidenciando balanço positivo de CO2 em relação a 1986 (478,5 x 103 Mg). Tais resultados indicaram que o modelo Century estimou adequadamente a evolução dos estoques de COS e o balanço de CO2 em função do uso agrícola do solo. / The conversion of areas under native vegetation to agriculture, in general, cause reduction in stocks of soil organic carbon (SOC) and increase in emissions of CO2 into the atmosphere, especially when the soil management involves the conventional tillage. Adoption of soil conservation management systems can increase SOC content and mitigate CO2 emissions. Simulation models of SOC dynamics tailored to local situations can help in the assessment of C stock changes derived from agricultural use. This study sought to investigate spatial and temporal trends of SOC stocks and CO2 emissions in the Santana District (10,669 ha), in Ijuí, Rio Grande do Sul state, from the onset of colonization in 1900 until 2050. The Century Soil Organic Matter model, geoprocessing and remote sensing were used for spatio-temporal analysis and forecast of SOC changes. Thematic plans of soil classes, land cover, landforms and start of agricultural use were created in a geospatial database in ArcGis 9. We reconstituted the historical and current soil management scenarios. Century 4.0 was initialized with local soil and climatic, then calibrated by adjustment of internal parameters to match observed SOC stocks measured in 2007 in both native vegetation sites and cropland. Modelled biomass production of corn, wheat and soybeans was also compared with locally observed data for further calibration. The calibrated model was validated with statistical tests of simulated and measured output from ten sampled farms. After calibration, all 54 possible combinations of soils, landforms, land use cover and land use change for the agricultural use of District Santana (54 units of simulation) were simulated in Century through the i-Century interface. Selected output variables for SOC stocks, C inputs and CO2 emissions were entered manually into the geospatial database for map visualization. Agriculture caused a 50% reduction in SOC stocks from 1900 to 1986 (from 550.9 to 276.8 Mg x 103), by the end most intensive soil management period, which corresponded to emissions of 2,277.5 x 103 Mg of CO2 into the atmosphere. Moreover the adoption of conservation agriculture management in 1987 enabled the recovery of C content of the soil. It is considered for 2050, compared with the original, recovery of the COS in up to 65% (355.9 x 103 Mg ) In the scenario "Current" and up to 87% in the scenario "Improved", highlighting positive assessment of CO2 for 1986 (478.5 x 103 Mg). Such results indicated that the model Century adequately estimated the evolution of stocks of COS and the balance of CO2 in relation to the agricultural use of land.

Comércio e indústria, atualmente, respondem por parcela significativa do produto interno bruto (PIB) do Brasil e juntos demandam significativa quantidade de transporte de carga, principalmente do tipo fracionada, fato que, nos últimos anos provocou o crescimento do transporte desse tipo de carga. O elevado crescimento industrial, em 2004 e 2005, nos principais estados da região norte do país, Amazonas e Pará, indicam o aumento potencial da demanda por transporte de carga fracionada entre o norte e o sudeste, que concentra o maior mercado consumidor. As grandes distâncias, entre o norte e o sudeste, fazem o custo de transporte ter grande impacto significativo no preço final das mercadorias. Esse fato levou à procura por opções de transporte de menor custo, para tornar os produtos fabricados na região norte mais competitivos no mercado interno. Atualmente, existe predominância do transporte rodoviário no corredor norte-sudeste, o que desperdiça, por hipótese, o potencial de outros modos de transporte, como cabotagem, transporte fluvial e, futuramente, transporte ferroviário (Ferrovia Norte-Sul e Ferronorte). Isso motivou o desenvolvimento desta pesquisa, que tem como objetivo avaliar opções de transporte intermodal, econômica e operacionalmente mais atraentes que as praticadas hoje no transporte de carga geral fracionada (produtos e insumos industrializados) em conexões com a região amazônica. A metodologia empregada no trabalho utilizou: (1) técnica de construção de cenários; (2) modelos de custo de transporte para os modos rodoviário, ferroviário, marítimo e fluvial; e (3) sistema de informação geográfica. Os resultados obtidos nesta tese indicam que opções de rotas rodo-marítimas e rodo-fluviais apresentam significativas reduções no custo total de transporte com relação às rotas preferenciais, hoje, praticadas para as ligações entre Belém-São Paulo e Manaus-São Paulo. Os resultados mostram, também, não haver perspectivas para o transporte rodo-ferroviário e rodo-fluvial-ferroviário nessas ligações, uma vez que, neste caso, o custo obtido é maior que os das rotas hoje praticadas. / Nowadays, business and industry are responsible for a significant portion of the GDP (Gross Domestic Product) in Brazil, and together they require a considerable amount of freight transport, mainly break-bulk cargo which has stimulated the transport growth of this kind of cargo. The enormous industrial growth in the most important states of the northern region of the country in the years 2004 and 2005 indicate the potential increase of break-bulk cargo transport between the north and the southeast, area that concentrates the strongest consumer market in the country. Due to the long distance between the country\'s north and southeastern regions, the cost of transport increases the final cost of the goods. This fact led to the search for lower cost transport options in order to make the products of that region more competitive in the domestic market. Currently there has been predominance of road transport in the north/southeast corridor wasting, hypothetically, the potential of other means of transport such as cabotage, river, and, in the future, railroad transport (Norte-Sul and Ferronorte railways). All of this brought about the development of this research which aims at evaluating the intermodal transport options that are economically and operationally more attractive than the break-bulk cargo transport (industrial input and products) used today in the connections with the amazon region. The methodology involves: (1) scenario building; (2) transport cost models for the road, railroad, and marine means; and (3) geographic information system. The results demonstrate that the route options road-marine and road-river show substantial reduction in the transport total cost when compared to the most popular routes used between Belém-São Paulo and Manaus-São Paulo. The results also reveal that there is no perspective of the use of road-rail and road-river-rail transport in such connections since the cost is higher than in the routes used nowadays.

A produção de alimentos para uma população mundial ainda em crescimento desafia pesquisadores e tomadores de decisão para soluções que garantam a todos uma dieta adequada em quantidade e qualidade. Atualmente, o uso agrícola da terra ocupa a maior parte da superfície terrestre, um terço da qual está degradada. Para garantir a alimentação das próximas gerações, é necessário entender como funcionam os sistemas produtivos para melhor avaliar seu ajuste às condições ambientais locais. O objetivo deste trabalho é analisar o uso da terra no estado do Rio Grande do Sul em relação ao ambiente natural, baseado em atributos biofísicos e na história da ocupação humana do território. A abordagem ecossistêmica com o uso de algumas variáveis possibilitou, com base no conhecimento existente, listar fatores biofísicos relevantes à distribuição dos ecossistemas e com a ajuda dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG) integrálos para propor uma nova regionalização. Foram delimitadas 14 unidades espaciais representando sistemas ecológicos ao nível de mesoescala, quatro deles referentes a tipologias florestais e dez campestres. A análise de um mapa de uso da terra e cobertura vegetal mostrou que quatro classes de uso agrícola ocupam 48,7% dos 281.738 km² do território do estado Desse total 22,2% são usados com agricultura de sequeiro principalmente nos sistemas ecológicos campestres em locais favoráveis à mecanização agrícola. 16,1% apresentam uso agrícola misto, dominante nos sistemas florestais, 6,9% correspondem a cultivo de arroz em sistemas ecológicos campestres com solos úmidos, e 3,6% são ocupados com silvicultura. Os campos ocupam 31,2% da superfície do estado e são utilizados com pecuária sobre campo nativo. Florestas ocupam 11,9%, corpos d’água naturais e artificiais ocupam 6,9%, áreas urbanizadas e mineração a céu aberto, 0,91 % e outras coberturas naturais não vegetadas os restantes 0,59%. A observação da flora presente em cada sistema ecológico mostrou coerência com a delimitação proposta, refletindo que sua distribuição resulta da expressão dos fatores biofísicos em questão, o que também deve afetar o desempenho das culturas agrícolas. O processo histórico de povoamento do estado também pode ser observado pela conversão de forma mais pronunciada em sistemas ecológicos florestais do que dos campestres. O presente estudo mostra que uma maior proporção de cobertura de campo nativo do estado está associada a alguma limitação topográfica ou edáfica para uso agrícola, embora possa ter uso econômico com a manutenção de serviços ecossistêmicos. Investimentos em pesquisa podem contribuir para um conhecimento mais profundo e detalhado das condições ambientais e dos sistemas de produção visando um uso adequado ao potencial natural, garantindo assim um uso sustentável com manutenção dos serviços ambientais. / Food production for a still-growing world population challenges researchers and decision makers to propose solutions that guarantee everyone a proper diet in quantity and quality. Currently, agricultural land use occupies most of the land surface, one-third of which is degraded. To guarantee food for the next generations, it is necessary to understand how the productive systems work to better evaluate their adjustment to local environmental conditions.The objective of this work is to analyze the land use in the state of Rio Grande do Sul, southern Brazil, in relation to the natural environment, based on biophysical attributes and on the history of human occupation of the territory. The ecosystem approach with use of a few variables allowed, based on existing knowledge, the listing of biophysical factors relevant to the distribution of ecosystems integrating with the help of Geographic Information Systems (GIS) to propose a new regionalization. We delimited 14 spatial units representing ecological systems at the mesoscale level, four of them referring to forest typologies and ten to grassland ones The analysis of a land use/land cover map showed that four agriculture land use classes cover 48.7% of the 281.738 km² State’s territory. 22.2% are used with annual crops (soybean, corn), mainly in grassland ecological systems in suitable areas for mechanization. 16.0% show mixed agricultural use, dominant in forest ecological systems, 6.9% correspond to paddy rice on grassland ecosystems with humid soils and 3.6% are used with silviculture. Grasslands cover 31.2% of the State’s surface, mainly used for cattle ranching on natural grasslands. Forests cover 11.9%, natural and man-made water bodies cover 6.7%, urban areas and opencast mining represent 0.9% and other non-vegetated natural areas complete the remaining 0.6%. The observation of the flora present in each spatial unit showed coherence with the proposed delimitation, reflecting that its distribution results from the expression of the biophysical factors in question, which should also affect the performance of agricultural crops. The historical settlement process of the state can also be observed by the conversion of natural areas for agricultural use in a discernible way in ecological forest systems than in grassland ones. The present study shows that a greater proportion of native grassland cover of the state is associated with some topographic or edaphic limitation for agricultural use, although it may have economic use while maintaining ecosystem services. Investments in research may contribute to a deeper and more detailed knowledge of the environmental conditions and production systems aiming at a use adjusted to the natural potential of the land, assuring a sustainable use with maintenance of environmental services.

O presente trabalho avaliou a utilização de imagens ASTER GDEM e SRTM em substituição a cartas planialtmétricas em escala 1:10000 e 1:50000 como fonte de dados altimétricos para predição de perda de solo em microbacia hidrográfica. Para tanto as imagens com os dados de topografia e demais informações foram incorporadas ao banco de dados do SPRING. Como requisito para estimar perda de solo pela Equação Universal da Perda de Solo, estabeleceu-se o uso atual da terra na microbacia hidrográfica do Ceveiro, situada no município de Piracicaba, SP. Foi constatado que a microbacia é utilizada em sua maior parte pela lavoura de canade- açúcar e verificou-se ainda que as áreas de preservação permanente não estão em conformidade com a lei vigente. Atualmente ocupam uma área de 196,38 hectares e se fossem restituídas passariam a ocupar 255,16 hectares a mais, perfazendo um total de 451,54 hectares.O modelo ASTER GDEM foi o que apresentou melhor concordância nas estimativas de perda de solo com os modelos de referência 1:10000 e 1:50000, segundo o valor do índice Kappa que foi de 0,32 e 0,28 respectivamente, entretanto os modelos de elevação obtidos por sensoriamento remoto, quando analisados pela exatidão do produtor e exatidão do usuário encontraram resultados discrepantes de perda de solo para a microbacia hidrográfica quando comparados aos modelos de referência / The present study assessed the use of the terrain elevation models ASTER GDEM and SRTM in replacement of the topographic charts on 1:10000 and 1:150000 scales, as data for predicting soil loss on small watershed basin. All the altimetry data and further information were incorporated to the GIS/SPRING. For estimating the soil erosion it was necessary to establish the actual land use for the Ceveiro Watershed basin, situated at Piracicaba, São Paulo State, Brazil and it was noted that most of the land use is for the sugar cane crop and also was observed that most of the preservation area establish by law is not present at the area. If those preservation areas were recomposed it should use 451,54 hectares against the 196,38 present nowadays. The terrain elevation model ASTER GDEM was the one that most agreed with the reference data for predicting soil loss, respectively Kappa index of 0,32 and 0,28 for the reference data 1:10000 and 1:50000. Nevertheless the users accuracy and producers accuracy showed that the results are discrepant when they are compared with the reference data.

A forma como a mancha urbana de São Paulo se adensou e expandiu durante o século XX demonstra que, em vários momentos, interesses econômicos para ocupação indevida das planícies fluviais foram mais fortes do que alternativas técnicas que reservavam espaços nessas áreas para o amortecimento de grandes cheias. O padrão de projetos passou a ser o de retificar os corpos dágua e ocupar suas margens com arruamentos e edificações. Paralelamente, o setor privado passa a edificar cada vez mais seus lotes, aumentando o escoamento superficial de águas pluviais em eventos extremos. O aumento da impermeabilização, somado a uma geomorfologia antropogênica que concentra grandes fluxos de água, e canais obstruídos com lixo e sedimentos, são um componente inequívoco da formação de manchas de alagamento. A bacia de drenagem deve passar a ser tratada de fato sob novos paradigmas, mais conservacionistas, de renaturalização de seus leitos, de interconectividade de áreas permeáveis e impermeáveis, de atenção às formas do relevo que podem contribuir negativamente para concentração de fluxo ou produção de sedimentos, por exemplo. Neste sentido, a Geografia tem importantes contribuições em estudos mais detalhados de bacias urbanas, tanto nas metodologias de estudos de solos e geomorfologia, quanto na integração de conhecimentos interdisciplinares em um Sistema de Informações Geográficas, permitindo uma análise mais sistêmica das temáticas que envolvem a questão dos eventos extremos. Por este motivo, a perspectiva da interdisciplinaridade é crucial para que a qualidade das avaliações englobem contribuições de áreas como climatologia, meteorologia, engenharia hidráulica, geomorfologia, cartografia, pedologia, economia e sociologia, para citar os mais relevantes neste estudo. Apesar de prático e econômico, a aplicação de modelos importados e simplificados (SCS) para o dimensionamento de obras de drenagem pode estar impedindo que as bacias urbanas sejam entendidas dentro de suas hidrodinâmicas e complexidades particulares, onde soluções menos convencionais podem contribuir com resultados mais eficazes no combate às manchas de alagamento. / The way Sao Paulo Metropolitan Region thickened and expanded during the twentieth century demonstrates that in many instances, economic interests to improper occupation of the river plains were stronger than alternative techniques that reserved spaces in these areas for the dampening of major flooding . The default project is now to rectify the water channels and occupy its banks with streets and buildings. In parallel, the private sector fill their lots with buildings, increasing the stormwater runoff in extreme events. Increased the soil sealing, added to an anthropogenic geomorphology which concentrates large flows of water, and channels clogged with garbage and sediments, are a clear component in flooding spots formation. The drainage basin should now be treated under new paradigms in fact, more conservationist, renaturation of their streams, the interconnectedness of permeable and impermeable areas, attention to the forms of relief that may contribute negatively to the concentration of flow and sediment production , for example. In this sense, geography has important contributions to further studies of urban basins, in the methodologies of soils and geomorphology studies, the integration of interdisciplinary knowledge in a Geographic Information System, allowing a more systemic analysis of issues involving the extreme events theme. For this reason, the interdisciplinarity perspective is crucial to the quality of assessments, that should cover fields such as climatology, meteorology, hydraulic engineering, geomorphology, cartography, pedology, economics and sociology, to name the most relevant in this study. Although practical and economic, the application of imported and simplified models (SCS) for design of drainage works may be avoiding urban basis to be understood within their particular complexities and hydrodynamic, were unconventional solutions can contribute to more effective results in the fight against flooding spots.

Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Civil (Vias de Comunicação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2013

A conversão de áreas sob vegetação nativa para agricultura, em geral, causa redução nos estoques de C orgânico do solo (COS) e aumento nas emissões de CO2 para a atmosfera, especialmente quando o manejo do solo envolve o preparo convencional (PC). A adoção de sistemas conservacionistas de manejo do solo possibilita aumentar o conteúdo de C do solo, auxiliando na mitigação das emissões de CO2. Modelos de simulação da dinâmica da matéria orgânica ajustados a situações locais auxiliam no acompanhamento, ao longo do tempo, das alterações nos estoques de COS causadas pelo uso agrícola. O presente estudo teve como objetivo principal estudar a evolução espaçotemporal dos estoques de COS e do balanço de CO2 dos solos do Distrito Santana (10.669 ha), em Ijuí, RS, desde o início da colonização em 1900 até 2050, a partir de simulações com o modelo Century, apoiado em técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto. Para tanto, foi criada uma base de dados geoespaciais (BDGE) em ambiente ArcGis 9 com os planos temáticos: solos, elementos da paisagem e início do uso agrícola. Foram reconstituídos os cenários históricos e atuais de manejo do solo, e inseridos no Century 4.0, o qual foi inicializado com dados edafo-climáticos locais e calibrado pelo ajuste de parâmetros internos do modelo, valendo-se da adição de C pelo milho, trigo e soja e estoques de COS medidos em 2007 na camada de 0 a 20 cm da mata nativa (condição original) e de uma lavoura adjacente, cuja conversão ocorreu entre 1901 e 1930 sob Latossolo de topo. O modelo, assim ajustado, foi estatisticamente validado comparando-se os estoques simulados e medidos em 2007 em 10 lavouras iniciadas entre 1901 e 1987. Posteriormente, o Century foi executado para todas as demais combinações solos-elementos da paisagem-início do uso agrícola do Distrito Santana (54 unidades de simulação), através da interface i-Century e os resultados gerados referentes aos estoques de COS e balanço de CO2 foram inseridos manualmente na BDGE. O uso agrícola dos solos causou redução nos estoques de COS em mais de 50% de 1900 até 1986 (de 550,9 x 103 Mg para 276,8 x 103 Mg), final do período de PC do solo, representando emissão de 2.277,5 x 103 Mg de CO2 para a atmosfera. Por outro lado, a adoção de cenários conservacionistas de manejo a partir de 1987 possibilitou a recuperação do conteúdo de C do solo, estimando-se para 2050, em relação ao original, recuperação do COS em até 65% (355,9 x 103 Mg) no cenário “Atual” e em até 87% no cenário “Melhorado”, evidenciando balanço positivo de CO2 em relação a 1986 (478,5 x 103 Mg). Tais resultados indicaram que o modelo Century estimou adequadamente a evolução dos estoques de COS e o balanço de CO2 em função do uso agrícola do solo. / The conversion of areas under native vegetation to agriculture, in general, cause reduction in stocks of soil organic carbon (SOC) and increase in emissions of CO2 into the atmosphere, especially when the soil management involves the conventional tillage. Adoption of soil conservation management systems can increase SOC content and mitigate CO2 emissions. Simulation models of SOC dynamics tailored to local situations can help in the assessment of C stock changes derived from agricultural use. This study sought to investigate spatial and temporal trends of SOC stocks and CO2 emissions in the Santana District (10,669 ha), in Ijuí, Rio Grande do Sul state, from the onset of colonization in 1900 until 2050. The Century Soil Organic Matter model, geoprocessing and remote sensing were used for spatio-temporal analysis and forecast of SOC changes. Thematic plans of soil classes, land cover, landforms and start of agricultural use were created in a geospatial database in ArcGis 9. We reconstituted the historical and current soil management scenarios. Century 4.0 was initialized with local soil and climatic, then calibrated by adjustment of internal parameters to match observed SOC stocks measured in 2007 in both native vegetation sites and cropland. Modelled biomass production of corn, wheat and soybeans was also compared with locally observed data for further calibration. The calibrated model was validated with statistical tests of simulated and measured output from ten sampled farms. After calibration, all 54 possible combinations of soils, landforms, land use cover and land use change for the agricultural use of District Santana (54 units of simulation) were simulated in Century through the i-Century interface. Selected output variables for SOC stocks, C inputs and CO2 emissions were entered manually into the geospatial database for map visualization. Agriculture caused a 50% reduction in SOC stocks from 1900 to 1986 (from 550.9 to 276.8 Mg x 103), by the end most intensive soil management period, which corresponded to emissions of 2,277.5 x 103 Mg of CO2 into the atmosphere. Moreover the adoption of conservation agriculture management in 1987 enabled the recovery of C content of the soil. It is considered for 2050, compared with the original, recovery of the COS in up to 65% (355.9 x 103 Mg ) In the scenario "Current" and up to 87% in the scenario "Improved", highlighting positive assessment of CO2 for 1986 (478.5 x 103 Mg). Such results indicated that the model Century adequately estimated the evolution of stocks of COS and the balance of CO2 in relation to the agricultural use of land.

A radiação solar exerce papel determinante nos processos de troca de energia entre a atmosfera e a superfície terrestre e afeta todos os processos físicos, químicos e biológicos nos ecossistemas. Em áreas com topografia heterogênea a radiação incidente varia em função da altitude, da declividade e da orientação da superfície, bem como da posição da mesma em relação a superfícies vizinhas. Para estimar a radiação solar nessas condições, além da atenuação atmosférica, é necessário considerar a situação topográfica da superfície e sua interação com a radiação incidente. O objetivo geral deste estudo foi efetuar e avaliar a estimativa e o mapeamento da radiação solar incidente na zona de produção vitivinícola Serra Gaúcha, considerando simultaneamente a influência da atmosfera e da topografia. Foram utilizados dados de radiação solar global média decendial de 4 estações meteorológicas, um Modelo Digital de Elevação, receptores GPS e programas de Sistemas de Informação Geográfica (SIG). A atmosfera foi caracterizada pela fração difusa (Kd), estimada por meio de três relações empíricas a partir do índice de claridade (Kt), e pela transmitância direta, calculada por diferença e corrigida de três formas para o menor caminho óptico com base no ângulo zenital médio. A radiação incidente na superfície foi estimada para períodos decendiais, empregando o algoritmo Solar Analyst e os parâmetros atmosféricos acima citados. As estimativas foram verificadas com os registros das estações meteorológicas da área de estudo. O melhor desempenho foi obtido com Kd estimado pelo coeficiente linear da equação de Ångstrom, ajustado para a região, e transmitância direta corrigida pelo ângulo zenital médio excluindo as elevações do Sol inferiores a 10° no outono-inverno. O coeficiente de determinação entre os dados estimados e registrados foi de 0,8511, com uma subestimativa média de 4,59%. Os mapas estimados mostraram que o campo de radiação apresenta uma alta variabilidade espacial e temporal, em decorrência da topografia heterogênea. A irradiação global anual na área de estudo apresentou uma amplitude de 425 MJ.m-2 a 5.045 MJ.m-2. A variabilidade espacial foi menor na primavera e no verão e aumentou no outono e no inverno, com maiores variações observadas em encostas sul. A radiação direta foi a mais afetada pelas características topográficas da superfície, constituindo a maior determinante da variabilidade da radiação global estimada em superfícies com topografia heterogênea. A metodologia utilizada possibilitou estimar a radiação solar incidente com acurácia e com alta resolução espacial. / Solar radiation exerts major influence on energy exchange processes between atmosphere and Earth surface, and affects all the physical, chemical and biological processes in ecosystems. In areas with heterogeneous topography, incident radiation depends on elevation, slope, orientation, and position of the surface related to neighboring surfaces. Under such conditions, beside atmospheric attenuation, also surface topography and its effects on incident radiation must be taken into account to estimate solar radiation. The aim of this study was to estimate the solar radiation and to generate radiation maps of the Serra Gaúcha wine production zone, accounting simultaneously for the influence of atmosphere and topography. Long term 10-day average global solar radiation data measured at four meteorological stations, a Digital Elevation Model, GPS receivers and Geographic Information Systems (GIS) software were used. Atmosphere was characterized by its diffuse fraction (Kd) and direct transmittance. Kd was estimated by three empirical relationships based on the clearness index (Kt). Direct transmittance was calculated by difference from Kd and corrected for the smallest optical path based on the mean zenith angle applied in three different ways. Incident radiation was estimated for decendial periods, using the Solar Analyst software and the above mentioned atmospheric parameters. Solar radiation estimates were validated with average data measured at meteorological stations within the study area. The best performance was obtained with Kd estimated by the linear coefficient of the Ångstrom equation fitted for the region, and direct transmittance corrected by the mean zenith angle excluding Sun elevations below 10° in autumn-winter. The determination coefficient between estimated and measured data was 0.8511, and an underestimation of 4.59% was found. The estimated maps showed that the radiation field has a high spatial and temporal variability due to heterogeneous topography. The annual global irradiation over the study area ranged from 425 MJ.m-2 to 5,045 MJ.m-2. The spatial variability was lower in spring and summer, and increased in autumn and winter, with larger variations observed in south facing slopes. The direct radiation was the component most affected by topography, constituting a major driver of the global radiation variability on surfaces with heterogeneous topography in Serra Gaúcha. The proposed methodology allowed estimates of incident solar radiation with high accuracy and high spatial resolution.

A radiação solar exerce papel determinante nos processos de troca de energia entre a atmosfera e a superfície terrestre e afeta todos os processos físicos, químicos e biológicos nos ecossistemas. Em áreas com topografia heterogênea a radiação incidente varia em função da altitude, da declividade e da orientação da superfície, bem como da posição da mesma em relação a superfícies vizinhas. Para estimar a radiação solar nessas condições, além da atenuação atmosférica, é necessário considerar a situação topográfica da superfície e sua interação com a radiação incidente. O objetivo geral deste estudo foi efetuar e avaliar a estimativa e o mapeamento da radiação solar incidente na zona de produção vitivinícola Serra Gaúcha, considerando simultaneamente a influência da atmosfera e da topografia. Foram utilizados dados de radiação solar global média decendial de 4 estações meteorológicas, um Modelo Digital de Elevação, receptores GPS e programas de Sistemas de Informação Geográfica (SIG). A atmosfera foi caracterizada pela fração difusa (Kd), estimada por meio de três relações empíricas a partir do índice de claridade (Kt), e pela transmitância direta, calculada por diferença e corrigida de três formas para o menor caminho óptico com base no ângulo zenital médio. A radiação incidente na superfície foi estimada para períodos decendiais, empregando o algoritmo Solar Analyst e os parâmetros atmosféricos acima citados. As estimativas foram verificadas com os registros das estações meteorológicas da área de estudo. O melhor desempenho foi obtido com Kd estimado pelo coeficiente linear da equação de Ångstrom, ajustado para a região, e transmitância direta corrigida pelo ângulo zenital médio excluindo as elevações do Sol inferiores a 10° no outono-inverno. O coeficiente de determinação entre os dados estimados e registrados foi de 0,8511, com uma subestimativa média de 4,59%. Os mapas estimados mostraram que o campo de radiação apresenta uma alta variabilidade espacial e temporal, em decorrência da topografia heterogênea. A irradiação global anual na área de estudo apresentou uma amplitude de 425 MJ.m-2 a 5.045 MJ.m-2. A variabilidade espacial foi menor na primavera e no verão e aumentou no outono e no inverno, com maiores variações observadas em encostas sul. A radiação direta foi a mais afetada pelas características topográficas da superfície, constituindo a maior determinante da variabilidade da radiação global estimada em superfícies com topografia heterogênea. A metodologia utilizada possibilitou estimar a radiação solar incidente com acurácia e com alta resolução espacial. / Solar radiation exerts major influence on energy exchange processes between atmosphere and Earth surface, and affects all the physical, chemical and biological processes in ecosystems. In areas with heterogeneous topography, incident radiation depends on elevation, slope, orientation, and position of the surface related to neighboring surfaces. Under such conditions, beside atmospheric attenuation, also surface topography and its effects on incident radiation must be taken into account to estimate solar radiation. The aim of this study was to estimate the solar radiation and to generate radiation maps of the Serra Gaúcha wine production zone, accounting simultaneously for the influence of atmosphere and topography. Long term 10-day average global solar radiation data measured at four meteorological stations, a Digital Elevation Model, GPS receivers and Geographic Information Systems (GIS) software were used. Atmosphere was characterized by its diffuse fraction (Kd) and direct transmittance. Kd was estimated by three empirical relationships based on the clearness index (Kt). Direct transmittance was calculated by difference from Kd and corrected for the smallest optical path based on the mean zenith angle applied in three different ways. Incident radiation was estimated for decendial periods, using the Solar Analyst software and the above mentioned atmospheric parameters. Solar radiation estimates were validated with average data measured at meteorological stations within the study area. The best performance was obtained with Kd estimated by the linear coefficient of the Ångstrom equation fitted for the region, and direct transmittance corrected by the mean zenith angle excluding Sun elevations below 10° in autumn-winter. The determination coefficient between estimated and measured data was 0.8511, and an underestimation of 4.59% was found. The estimated maps showed that the radiation field has a high spatial and temporal variability due to heterogeneous topography. The annual global irradiation over the study area ranged from 425 MJ.m-2 to 5,045 MJ.m-2. The spatial variability was lower in spring and summer, and increased in autumn and winter, with larger variations observed in south facing slopes. The direct radiation was the component most affected by topography, constituting a major driver of the global radiation variability on surfaces with heterogeneous topography in Serra Gaúcha. The proposed methodology allowed estimates of incident solar radiation with high accuracy and high spatial resolution.

Submitted by Leonardo Polli (lspolli@hotmail.com) on 2017-12-26T23:06:18Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leonardo de Souza Polli.pdf: 3762393 bytes, checksum: 55e0c28d43fb836763ea67292c17fafc (MD5) / Approved for entry into archive by Eva Dayane Jesus dos Santos (evabibliotecaria@gmail.com) on 2018-01-25T15:31:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leonardo de Souza Polli.pdf: 3762393 bytes, checksum: 55e0c28d43fb836763ea67292c17fafc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-25T15:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leonardo de Souza Polli.pdf: 3762393 bytes, checksum: 55e0c28d43fb836763ea67292c17fafc (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPQ / Essa dissertação é uma continuidade dos estudos, pesquisas, técnicas e metodologias utilizadas e desenvolvidas pelo autor na sua atuação acadêmica, profissional e social junto à comunidade quilombola de Rio dos Macacos (Bahia). Essa interação do autor com a questão quilombola ocorre desde 2013, quando teve início a Residência Profissional em Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal da Bahia. Sustentado no etnomapeamento enquanto método, e no geoprocessamento enquanto técnica, apresenta-se nessa dissertação uma afirmação de que quanto mais se conhece o seu espaço, mais possível é preservar, gerir, planejar e desenvolver esse local a partir da percepção do grupo social que pertence e é pertencido por esse território. Por mais simplória que essa afirmação possa aparentar ser, quando levada à questão quilombola, percebe-se que a mesma ganha sentidos e análises muito mais profundas e complexas do que a aparência demonstra. Afinal, trata-se aqui de um território repleto de afirmação e resistência da identidade étnica e histórica de um grupo social fundamental para a formação cultural brasileira. Sendo assim, o trabalho sobre a representação espacial de uma comunidade quilombola é o grande tema desse projeto, onde, através de um estudo de caso, demonstra-se a possibilidade real de se criar um Sistema de Informações Geográficas (SIG) de um quilombo, incluindo informações subjetivas e identitárias, a partir de percepções singulares do espaço. De maneira complementar, porém indispensável, esse trabalho apresenta uma reflexão teórica e jurídica sobre a questão quilombola no Brasil, e um relato sobre a história que envolve o quilombo Rio dos Macacos, que resiste há quase um século em seu território, mesmo disputando-o (em uma grande parte da história) contra um setor antagônico – em todos os aspectos possíveis –, a Marinha do Brasil.