Soil attributes directly influence on its surface temperature. Although there are several studies using soil spectra obtained from satellites, soil evaluation through Land Surface Temperature (LST) is still scarce. The broad availability of satellite thermal data and the development of algorithms to retrieve LST facilitated its use in soil studies. The objective of this study was to evaluate soil LST variations due to its composition and verify the potential of using LST on soil attributes quantification, also integrated with reflectance spectra and elevation data. The study area (198 ha) is located in Sao Paulo state, Brazil, and had plowed bare soil during the satellite image acquisition date. Soil samples were collected in a regular grid of 100 x 100 m (depths: 0-0.2 m and 0.8- 1.0 m); soil granulometry, organic matter (OM) and iron oxides were determined by wet chemistry analysis. In this study, an image of Landsat 5 was used for extracting LST using the inversion of Planck\'s function in band 6 (10,400 - 12,500 nm), and land surface emissivity was estimated using Normalized Difference Vegetation Index threshold method. Reflectance values were extracted from bands 1, 2, 3, 4, 5 and 7. Models for soil attributes quantification were performed using Linear Regression (LR), with samples from 62 auger points distributed in 14 toposequences. Simple LR was applied for generating prediction models based on LST and on elevation data (extracted from a Digital Elevation Model). Multiple LR was applied in order to generate prediction models using atmospherically corrected spectral reflectance from Visible, Near-Infrared and Shortwave infrared (Vis-NIR-SWIR) bands as predictors, and also for the prediction of soil attributes using simultaneously Vis-NIR-SWIR, LST and elevation data, and only significant variables identified by T-tests were used. Predictive performance of models was assessed based on adjusted coefficient of determination (R2adj), Root Mean Squared Error (RMSE, g kg-1) and Ratio of Performance to Interquartile Range (RPIQ) obtained in validation. Ordinary kriging was also performed and the resulted interpolated surfaces were compared to the maps obtained from the best LR model. There was significant correlation between soil attributes and reflectance, LST and elevation data, and soils with clay texture were differentiated from sandy soils based on LST mean values. For all soil attributes, models using only elevation presented the worst performance; models using only LST, moderate performance; and using Vis-NIR-SWIR bands, good predictive performance. For clay, the best model obtained had bands 4-7, LST and elevation as predictors; for sand and iron oxides, the best model had bands 4-7 and LST; for OM, band 4, band 7 and LST. The use of LST for estimating soil attributes increases the predictive performance of multiple LR models when associated with other variables obtained through remote sensing, particularly surface reflectance data, improving the validation of models reaching high R2adj, high RPIQ and low RMSE values. Maps for sand, OM and iron oxides obtained through ordinary kriging outperformed those obtained for the same attributes using LR models based on RS co-variables, and for clay, both approaches reached the same accuracy level. Mapping of soil clay, sand, OM and iron oxides contents through multiple LR models using Landsat 5 products is a simple and easy to reproduce technique, appropriate for soil attributes mapping in bare soil agricultural areas. / Os atributos do solo influenciam diretamente na sua temperatura de superfície. Apesar de existir vários estudos utilizando espectros de solos obtidos de satélite, a avaliação do solo por meio da Temperatura de Superfície Terrestre (em inglês Land Surface Temperature, LST) ainda é escassa. A ampla disponibilidade de dados termais de satélite e o desenvolvimento de algoritmos para derivar a LST facilitou o seu uso em estudos de solos. O objetivo desse trabalho foi avaliar variações da LST do solo devidas à sua composição e verificar o potencial de uso da LST na quantificação de atributos do solo, também integrada com dados de espectros de reflectância e elevação. A área de estudo (198 ha) está localizada no estado de São Paulo, Brasil, e estava com solo exposto e arado na data de aquisição da imagem de satélite. Amostras de solo foram coletadas em um grid regular de 100 x 100 m (profundidades: 0.02 m e 0.8-1.0 m); a granulometria do solo, matéria orgânica (MO) e óxidos de ferro foram determinados via análises físicas e químicas laboratoriais. Neste estudo, uma imagem do Landsat 5 foi utilizada para extrair a temperatura de superfície usando a inversão da função da Lei de Planck na banda 6 (10.400 - 12.500 nm), e a emissividade de superfície foi estimada utilizando o método do limiar do Índice de Vegetação da Diferença Normalizada. Valores de reflectância das bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7 foram extraídos. Modelos para quantificação de atributos do solo foram feitos usando Regressão Linear (RL), com amostras de 62 pontos de tradagem distribuídos em 14 topossequências. A RL simples foi aplicada para gerar modelos de predição baseados na LST e também na elevação (extraída de um modelo digital de elevação). A RL múltipla foi aplicada para gerar modelos de predição usando os espectros de reflectância com correção atmosférica das bandas do Visível, Infravermelho próximo e Infravermelho de ondas curtas (Vis-NIR-SWIR) como preditores; também foi aplicada para predição de atributos do solo usando simultaneamente dados do Vis-NIR-SWIR, LST e elevação, e apenas variáveis significativas identificadas por teste T foram usadas. A performance preditiva dos modelos foi avaliada baseada no coeficiente de determinação ajustado (R2adj), raiz do erro quadrático médio (RMSE, g kg-1) e razão de desempenho do intervalo interquartil (RPIQ) obtidos na validação. A krigagem ordinária também foi feita e as superfícies interpoladas resultantes foram comparadas com o melhor modelo de RL. Houve correlação significativa entre os atributos do solo e dados de reflectância, LST e elevação, e solos com textura argilosa foram diferenciados de solos arenosos com base em valores médios de LST. Para todos os atributos do solo, os modelos usando apenas elevação apresentaram a pior performance, modelos usando somente LST, performance moderada, e usando as bandas do Vis-NIR-SWIR, boa performance preditiva. Para argila, o melhor modelo obtido teve as bandas 4-7, LST e elevação como preditores; para areia e óxidos de ferro, o melhor modelo teve as bandas 4-7 e LST; para MO, banda 4, banda 7 e LST. O uso da LST para estimar atributos do solo aumenta a performance preditiva de modelos de RL múltipla quando associada a outras variáveis obtidas via sensoriamento remoto (SR), particularmente dados de reflectância de superfície, melhorando a validação dos modelos atingindo altos valores de R2adj e RPIQ e baixos valores de RMSE. Os mapas para areia, MO e óxidos de ferro obtidos via krigagem ordinária superaram aqueles obtidos para os mesmos atributos usando modelos de RL baseados em co-variáveis obtidas via SR, e para argila, ambas abordagens atingiram o mesmo nível de acurácia. O mapeamento dos conteúdos de argila, areia, matéria orgânica e óxidos de ferro do solo via modelos de RL múltipla utilizando produtos do Landsat 5 é uma técnica simples e fácil de reproduzir, apropriada para o mapeamento de atributos do solo em áreas de agricultura com solo exposto.

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Os tratamentos foram iniciados no laboratório de Paleomagnetismo do IAG-USP e complementados no do NCGG-UFPa. Utilizou-se as técnicas de desmagnetização progressiva por campos alternados até 700 e/ou temperaturas até 670-700ºC. A interpretação dos resultados foi feita por meio dos diagramas vetoriais de Zijderveld, pelas curvas J-T/C de variação da intensidade magnética com os campos ou temperaturas, e pelos gráficos de variação na direção do vetor magnetização. Os cálculos de direção média e polos foram feitos segundo a Estatística de Fisher (1953). Foram identificadas 4 direções de magnetização remanente: 1. Uma secundária de origem química (CRM) e polaridade reversa, cujo mineral responsável é a hematita produzida provavelmente por alteração deutérica a partir da magnetita. Esta magnetização (identificada pela letra B) quando datada paleomagneticamente (coordenadas do polo 80ºS, 3°E, A95 = 13.6°) indicou idade correspondente ao intervalo Carbonífero-Permiano. 2. Uma componente isotérmica (IRM) dura de espectro totalmente superposto à magnetização inicial que não foi afetada por nenhum dos tratamentos. Esta magnetização foi denominada D e apresentou direção muito estável em torno do ponto de declinação = 234.23º e inclinação = 41.94º. 3. Um grupo de direções de magnetização de origem viscosa (VRM) moles, identificados pela letra C, cuja direção média é dada por: declinação = 15º e inclinação = -20º. Foram removidas a temperatura entre 300 – 600ºC. 4. Finalmente uma magnetização principal, de polaridade normal, denominada A, provavelmente de origem detrítica (DRM) cujo correspondente polo paleomagnético (de coordenadas: 48ºS, 331.7ºE; A95 = 9.9º) mostrou-se compatível com a idade da Formação (Devoniano Superior). Esta magnetização foi considerada inicial. Os polos paleomagnéticos correspondentes às magnetizações A e B, juntamente com outros da América do Sul, foram rotacionados para a África segundo a configuração pré-deriva de Smith e Hallam (1970) e comparados a polos Africanos e Australianos de mesma idade, mostrando-se coerentes. Suas polaridades também estão em acordo com as escalas magnetoestratigráficas publicadas por Irving e Pullaiah (1976) e Khramov e Rodionov (1981). / Palaeomagnetic data for the upper Palaezoic and, in particular, the Devonian of South America are still very limited and therefore polar wandering curves cannot be established. We investigated the paleomagnetism of 43 stratigraphic horizons of the Upper Devonian Longá Formation. The results should make a contribution towards a better definition of that curve. Sampling was done according to the block method in profiles on highway PI-13 between Teresina, Barras and Batalha, and on highways PI-24 and BR-230 between Floriano, Nazaré do Piauí and Oeiras, all in the state of Piauí. Investigations were carried out at the "Laboratório de Paleomagnetismo" of the University of São Paulo and completed at the laboratory of the NCGG of the Federal University of Pará. In this study, we employed the technique of progressive demagnetization by alternate fields up to 700ºe and/or temperatures up to 670-700ºC. Interpretation of the data was done using vector diagrams of Zijderveld, curves type J-T/C of variation of magnetic intensity with variations of temperature or magnetic field and also by graphs of variation of the direction of the vectors of magnetization. Calculations of mean direction and poles were done following the statistical method of Fisher. Four directions of remanent magnetization were identified: 1. A secondary magnetization of chemical origin (CRM) and reverse polarity due to formation of hematite probably by deuteric alteration after magnetite. This magnetization (identified as B) shows palaeomagnetic Carboniferous - Permian age with pole coordinates: 80°S, 3°E; A95 = 13.6°. 2. A hard isotherm component (IRM) with spectre totally superimposed on the initial magnetization which was not affected by the treatment of the samples. This magnetization (identified as D) shows an almost constant direction around declination point 234.23º and inclination 41.94º. 3. A group of directions of soft magnetization of viscous origin (VRM), identified as C, with mean direction: declination= 15º and inclination = -20°. These were removed at temperatures between 300 and 600°C. 4. The principal magnetization, of normal polarity, identified as A, is probably of detrital origin (DRM). Its palaeomagnetic pole coordinates: 48°S, 331ºE; A95= 9.9° is consistent with the Upper Devonian age of the Formation. This magnetization is believed to be the original one. The palaeomagnetic poles relative to magnetizations A and B as well as other poles for South America were rotated to Africa following, the pre-drif configuration of Smith and Hallam (1970) and there is agreement when compared to the African and Australian poles of the same age. The measured polarities are consistent with the magnetostratigraphic scales of Irving and Pullaiah (1976) and Khramov and Rodionov (1981).

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-06-02T14:10:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_PaleomagnetismoRochasVulcanicas.pdf: 16035981 bytes, checksum: 8ac4102d271a67eee44d9887a3743b3e (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar assuntos on 2014-08-06T16:10:02Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-10T17:02:36Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_PaleomagnetismoRochasVulcanicas.pdf: 16035981 bytes, checksum: 8ac4102d271a67eee44d9887a3743b3e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-18T12:41:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_PaleomagnetismoRochasVulcanicas.pdf: 16035981 bytes, checksum: 8ac4102d271a67eee44d9887a3743b3e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-18T12:41:04Z (GMT). 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Os espécimes foram submetidos a desmagnetizações por campo magnético alternado e em alguns poucos casos foi empregada a desmagnetização térmica. Atribuindo-se peso unitário a cada sítio foi determinada a direção média da magnetização remanescente característica de cada uma das áreas estudadas. As rochas vulcânicas do período Jurássico, localizadas na borda oeste da Bacia do Maranhão (Porto Franco-Estreito), apresentaram uma direção media em que D= 3.9°, I= -17.9° com α95= 9.3°, k= 17.9, N= 15 e todos os sítios apresentaram polaridade normal. Para esta área foi determinado o polo paleomagnético de coordenadas 85.3°N, 82.5°E (A95= 6.9º) que se localiza próximo a outros polos paleomagnéticos conhecidos para esse período. As rochas da borda leste da Bacia do Maranhão (Teresina-Picos-Floriano) de idade cretácica inferior apresentaram uma direção média de magnetização remanescente característica tal que D= 174.7°, I= +6.0º com α95= 2.8º, k= 122, N= 21 e todos os sítios apresentaram polaridade reversa. O polo paleomagnético associado a elas apresentou por coordenadas 83.6°N, 261.0°E (A95=1.9°) e mostrou concordância com outros polos sul americanos de mesma idade. No Rio Grande do Norte foi estudado um enxame de diques toleíticos também de idade cretácica inferior, cuja direção média da magnetização remanescente característica encontrada foi D= 186.6º, I= +20.6º com α95= 14.0° e k= 12.9, N= 10. Os sítios desta área apresentaram magnetizações com polaridades normal a reversa. O polo paleomagnético obtido se localiza em 80.6°N e 94.8°E com A95= 9.5°. O estudo das rochas vulcânicas da província magnética do Cabo de Santo Agostinho indicou para a região um valor de D= 0.4º, I= -20.6º com α95= 4.8° e k= 114, N= 9 para a magnetização remanescente característica. Todos os sítios apresentaram polaridade normal e o polo paleomagnético determinado apresentou as seguintes coordenadas: 87.6ºN, 135ºE com A95= 4.5º. Foi discutida a eliminação da variação secular das direções obtidas, de forma que cada polo apresentado nesta dissertação é verdadeiramente um polo paleomagnético. A análise dos minerais magnéticos portadores da remanência, efetuada por curvas termomagnéticas ou por difração de Raio-X, indicou na maior parte das ocorrências, a presença de titanomagnetita pobre em titânio. A presença de maguemita e algumas vezes hematita, na maior parte das vezes resultado de intemperismo, não anulou a magnetização termoremanente associada à época de formação da rocha, que foi determinada após a aplicação de técnicas de desmagnetização aos espécimes. Pelas curvas termomagnéticas obteve-se, para a maioria das amostras, uma temperatura de Curie entre 500 e 600ºC. Os casos mais freqüentes indicaram a ocorrência de titanomagnetita exsolvida, em que foram observadas a presença de uma fase próxima à magnetita e outra fase rica em titânio, próxima à ilmenita, resultado de oxidação de alta temperatura. A segunda parte do trabalho diz respeito à determinação da época de abertura do oceano Atlântico Sul por meio de dados paleomagnéticos. Entretanto ao invés de se utilizar o procedimento comumente encontrado na literatura, e que se baseia nas curvas de deriva polar aparente de cada continente, foi aplicado um teste estatístico que avalia a probabilidade de determinada posição relativa entre os continentes ser válida ou não, para determinado período em estudo. Assim foi aplicado um teste F a polos paleomagnéticos da África e da América do Sul, dos períodos Triássico, Jurássico, Cretáceo Inferior e Cretáceo Médio-Superior, tendo sido estudadas situações que reconstituem a posição pré-deriva dos continentes e configurações que simulem um afastamento entre eles. Os resultados dos testes estatísticos indicaram, dentro de uma probabilidade de erro de menos de 5%, que a configuração pré-deriva de Martin et al (1981) é compatível com os dados paleomagnéticos do Triássico, mas apresenta uma diferença significativa para os paleopolos de Jurássico, Cretáceo Inferior, Cretáceo Médio-Superior. Outras reconstruções pré-deriva testadas apresentaram o mesmo resultado. A comparação entre os polos paleomagnéticos da América do Sul e da África, segundo uma reconstrução que admite uma pequena abertura entre os continentes, como a proposta por Sclater et al (1977) para 110 m.a. atrás, indicou que os dados do Triássico não são compatíveis com este afastamento. Por outro lado os paleopolos do Jurássico e do Cretáceo Inferior, embora mais antigos que a data sugerida pela reconstrução, são consistentes com esta separação dentro de uma probabilidade de erro de menos de 5%. Os dados do Cretáceo Médio-Superior se mostraram consistentes com a reconstrução sugerida para 80 m.a. atrás por Francheteau (1973) e que propõe uma separação maior entre os continentes. Com base na premissa de deslocamentos de blocos continentais rígidos a análise dos resultados obtidos indicou que América do Sul e África estavam unidas por suas margens continentais opostas no período Triássico e que uma pequena separação entre estes continentes, provavelmente devida a uma rutura inicial, ocorreu no Jurássico e se manteve, então, aproximadamente estacionária até o início do Cretáceo Inferior. Esta conclusão difere da maior parte dos trabalhos que discutem a abertura do oceano Atlântico Sul. Os dados do Cretáceo Médio-Superior são compatíveis com um afastamento rápido e significativo entre os continentes naquele período. / In the first part of this paper palaeomagnetic and rock magnetism investigations were developed in volcanic samples from the Northeast of Brasil. The age of the samples spans the Jurassic and Cretaceous periods. To accomplish this task four areas were studied and a total of 495 samples from 56 cites were analyzed. A portable drilling machine with 2.5 cm core diameter was used to collect the samples. The orientation of the samples were obtained by means of a magnetic compass, and a clinometer. The specimens were submitted to alternating field demagnetization and in, a few cases, to thermal demagnetization. Giving unit weight to each site the mean direction of the characteristic remanent magnetization of each one of the studied areas were determined. The volcanic rocks from Jurassic, lying in the western part of the Maranhão Basin (Porto Franco - Estreito) , yielded the mean direction: declination D=3.9º, inclination I=-17.9°, with the circle of 95% of confidence α95=9.3º, precision parameter k=17.9, number of sites N=15. All sites showed normal polarity. For this area was determined a palaeomagnetic pole with coordinates 85.3°N, 82.5°E (circle of 95% of confidence A95 = 6.9º) that is situated near other known palaeomagnetic poles for this period. The Lower Cretaceous rocks from the eastern part of the Maranhão Basin (Teresina-Picos-Floriano) yielded a mean direction for the characteristic remanent magnetization having D= 174.7º, I=6.0°, α95=2.8º, k=122, N=21. All sites showed reversed polarity. The calculated palaeomagnetic pole associated with these rocks has coordinates 83.6°N, 261.0ºE (A95= 1.9°) and is in agreement with other South American poles of the same age. In Rio Grande do Norte a swarm of Lower Cretaceous tholeiitic dikes was studied having a characteristic mean direction with D= 186.6º, I= 20.6º with α95= 14.0º, k= 12.9, and N= 10. The sites in this area showed mixed polarity. The computed palaeomagnetic pole is located at 80.6ºN and 94.8ºE with A95= 9.5º. The study of the volcanic rocks of the magmatic province of Cape Santo Agostinho yielded the following values for the characteristic remanent magnetization D= 0.4º, I=-20.6º with α95= 4.8º, k=114, N=9. All sites showed normal polarity and the calculated paleomagnetic pole has the coodinates: 87.6ºN 135ºE with A95= 4.5. The secular variation of the obtained directions was discussed so that each pole presented in this paper is really a palaeomagnetic pole. The analysis of the magnetic minerals of these samples was done by thermomagnetic curves and by X-ray diffraction. In most cases the magnetic phase in the rocks is mainly titanomagnetite with poor titanium content. Maghemite and sometimes hematite, usually a product of weathering, did not obscure the initial thermoremanent magnetization of these rocks. Generally the determined Curie temperature lies between 500-600º C. Frequently it was observed that the exsolved titanomagnetite has a phase near magnetite and another phase rich in titanium, near ilmenite, as a result of high temperature oxidation. The second part of this paper deals with the determination of the time of the opening of the South Atlantic ocean by means of palaeomagnetic data. In this paper, however, instead of using the polar wandering paths of the continents (the usual method) statistical tests were applied that give the probability that a certain configuration for the two continents be consistent or not with the palaeomagnetic data for a chosen period. For the Triassic, Jurassic, Lower Cretaceous and Middle-Upper Cretaceous periods the palaeomagnetic poles for Africa were compared with the respective poles of South America in pre-drift configuration by means of an F-test. Other configurations that indicate some separation between the two continents were also tested. The results of the tests showed that the pre-drift reconstruction after Martin et al (1981) is consistent with the palaeomagnetic data for Triassic, but there is a significant difference between the respective Jurassic, Lower Cretaceous and Middle-Upper Cretaceous palaeopoles for the two continents, with a probability of error of less than 5%. Other pre-drift reconstructions were tested and the results were the same. Comparing the pole positions for South America and Africa in a configuration that indicates a small separation between the two continents, as the one suggested by Sclater et al (1977) for 110 m.y.B.P. one finds a significant difference for the Triassic data. For the Jurassic and Lower Cretaceous palaeomagnetic poles, which are, however, earlier than the suggested date of the reconstruction, the results are consistent with that separation of the continents with a probability of error of less than 5%. The reconstruction for 80 m.y.B.P., after Francheteau (1973), indicanting a larger separation between the continents, is consistent with the Middle-Upper Cretaceous palaeomagnetic poles. Assuming the premise of the movements of crustal blocks relative to each other as rigid blocks, the results of the F-test indicated that South America and Africa were close together during Triassic. There was, nevertheless, a small separation between the continents in Jurassic, probably due to an earlier rifting event, and this separation was stationary until Lower Cretaceous time. This result is different from the most part of the papers that discuss the openning of the South Atlantic ocean. The Middle-Upper Cretaceous data are compatible with a fast and significant spreading of the continents in that period.

Nesse projeto, foi desenvolvido um sistema biológico que denominamos Dosímetro de DNA, com o objetivo de avaliar a ação genotóxica da radiação UV solar a partir da produção de lesões na molécula de DNA. Para determinar os diferentes tipos de danos, utilizamos enzimas de reparo de DNA e anticorpos específicos. Complementando estas análises, foram ainda realizados ensaios de frequência de mutação e da taxa de inativação biológica de DNA. Através da utilização dessa tecnologia foi possível confirmar a produção de lesões CPDs e 6-4PPs após a irradiação em lâmpadas de UVB e UVA. Outro fator importante foi a maior indução de danos oxidativos que a banda de UVA apresentou em relação à de UVB. Exposições ambientais demonstram claramente que a luz solar possui diferentes perfís de indução de lesões de DNA, que variam de acordo com a localidade da irradiação, e que fenômenos biológicos como inativação de DNA e mutagênese são diretamente dependentes da presença de fotoprodutos na molécula de DNA e não estão associados aos danos oxidativos. Portanto, o sistema Dosímetro de DNA é capaz de fornecer uma ampla compreensão da ação genotóxica da luz solar e informações inovadoras que poderão ser utilizadas no desenvolvimento de substâncias fotoprotetoras mais eficientes. / To better understand the impact of solar UV radiation upon DNA molecule, we developed a biological system based on the exposure of plasmid DNA to artificial and natural UV sources. The quantification of DNA lesions was performed through the use of specific DNA repair enzymes and antibodies. The biological effects of sunlight, as well as artificial UV-radiation, were evaluated through the determination of the DNA inactivation rate and mutagenesis frequency. Through the application of this technology, we could detect the induction of CPDs and 6-4PPs after exposures to UVB and UVA lamps. Interestingly, the induction of oxidative damages was significantly higher after UVA than UVB radiation. Surprisingly, the profiles of induction of DNA damages observed after sunlight exposures have presented variations especially according to the latitude. In addition, our data clearly indicate that the induction of these biological effects is directly related to the presence of photoproducts in UV-exposed DNA samples, and suggest that oxidative damages are not related to these biological processes. Therefore, a very suitable system was developed capable of providing a wide comprehension of the biological effects of solar-UV radiation upon the DNA molecule.

This work presents a dynamic model for utility-scale PV systems. The model is based on a centralized converter topology, which uses a voltage-sourced converter (VSC) to facilitate the exchange of energy between PV generators and the utility grid. The related control system regulates active and reactive power injected by the PV system, based on a current control strategy. Moreover, the model includes a Maximum Power Point Tracking (MPPT) scheme, implemented with the incremental conductance method. Dimensioning of the model is presented as well as simulation cases to validate its performance. Subsequently, the model was used to analyze the effect of variations in solar radiation on a test network with high penetration of photovoltaic generation. Results showed that without proper compensation of reactive power, variations in solar radiation can cause voltage fluctuations outside allowable limits. Thus, in order to mitigate these fluctuations, local control strategies were implemented to allow the exchange of reactive power between the solar farm and the utility grid. Simulations showed that the proposed strategies can mitigate voltage fluctuations at the point of common coupling, improving voltage regulation in the network. / Este trabalho apresenta um modelo dinâmico de sistemas fotovoltaicos de grande escala. O modelo é baseado em uma topologia de conversor centralizado, que usa um conversor de fonte de tensão (VSC) para facilitar a troca de energia entre os geradores fotovoltaicos e a rede elétrica. O sistema de controle relacionado regula a energia ativa e reativa injetada pelo sistema fotovoltaico, com base em uma estratégia de controle de corrente. Além disso, o modelo inclui um sistema de rastreamento de ponto de potência máxima (MPPT), implementado com o método da condutância incremental. O dimensionamento do modelo é apresentado, bem como vários casos de simulação para validar o seu desempenho. Posteriormente, o modelo foi utilizado para analisar o efeito das variações na radiação solar sobre uma rede de teste com uma elevada penetração de geração fotovoltaica. Os resultados mostraram que sem uma adequada compensação de energia reativa, as variações na radiação solar podem causar flutuações de tensão fora dos limites permitidos. Assim, a fim de mitigar estas flutuações, estratégias de controle local foram implementadas para permitir a troca de potência reativa entre os sistemas fotovoltaicos e a rede. As simulações mostraram que as estratégias propostas podem mitigar as flutuações de tensão no ponto de acoplamento comum, melhorando a regulação de tensão na rede.

Les transitions terrestre-aquatique jouent un rôle primordial dans le fonctionnement des écosystèmes. Dans les cours d'eau qui cessent de s'écouler périodiquement, ces transitions se développent latéralement au travers des zones ripariennes mais aussi longitudinalement le long du lit du cours d'eau. L'objectif de ce travail de thèse était de déterminer les effets de ces transitions terrestre-aquatique dans les lits des cours d'eau sur les communautés d'invertébrés terrestres et sur dynamique de la matière organique particulaire, un processus écologique fondamental au fonctionnement des cours d'eau. Les résultats montrent que communautés d'invertébrés ripariens sont peu dépendantes des ressources aquatiques du cours d'eau mais sont essentielles au maintien de la diversité en invertébrés dans les lits asséchés. La matière organique est transportée et se décompose par à coup lors des conditions aquatiques, influençant potentiellement la disponibilité en nutriments dans les réseaux hydrographiques / Aquatic-terrestrial transitions play a major role in the functioning of ecosystems. In rivers that periodically cease to flow, these transitions move laterally in riparian zones and longitudinally along dry riverbeds. The objective of this thesis was to determine in drying rivers the effects of aquatic-terrestrial transitions on terrestrial invertebrate communities and on particulate organic matter dynamic, a key ecological process for ecosystem functioning. The results show that riparian communities are poorly dependent on aquatic resources from the rivers but are essential to invertebrate diversity in dry riverbeds. Organic matter has a pulsed dynamic in drying rivers with transport and processing stages limited to aquatic conditions, potentially influencing nutrient availability in river networks

La graine terrestre telle que vue par la sismologie présente une anisotropie de ces propriétés élastiques et une structure étonnament complexe. La graine cristallise lentement à partir du noyau liquide, et il est possible que sa structure et sa dynamique soit liée à sa cristallisation. Une analyse de stabilité du front de solidification suggère que celui-ci est instable vis-à-vis d'une instabilité morphologique qui se manifeste par la formation d'une zone biphasique où des dendrites solides coexistent avec un liquide enrichi en soluté. Du point de vue thermodynamique, cette couche biphasique pourrait s'étendre jusqu'au centre de la graine, mais il est probable que la convection thermo-solutale associée et la compaction de la matrice solide y réduisent rapidement la fraction liquide. Une seconde partie présente un dispositif expérimental de cristallisation sous forte gravité, permettant d'intensifier les phénomènes de convection liés à la cristallisation. Il y est montré que la convection thermo-solutale rétroagit fortement sur la structure de la zone dendritique, et y augmente significativement la fraction solide. Une dernière partie porte sur les mécanismes susceptibles d'être à l'origine de l'anisotropie. L'importance de l'évolution thermochimique du noyau est mis en avant. Si la graine est relativement âgée, celle-ci est stratifiée de manière stable et les mouvement verticaux y sont interdits. La déformation induite par une croissance hétérogène est focalisée dans une couche cisaillante à la surface de la graine. Si la croissance de la graine est rapide, elle a pu convecter au début de son histoire et être progressivement stabilisée par la stratification chimique.

Face aux menaces des grands mouvements de versants rocheux, les techniques conventionnelles de suivi ne fournissent pas une vision globale, contrairement aux techniques d'imagerie. En considérant leurs apports à la description cinématique de trois sites instables, nous montrons que (1) la corrélation d'images aériennes est une solution rapide pour une connaissance globale et multi-temporelle ; que (2) le scanner-laser terrestre apporte des informations sur les zones tourmentées et difficiles d'observation mais de manière limitée spatialement ; que (3) l'utilisation des images satellitaires haute résolution est encore inadaptée, et enfin (4) que les images terrestres de face constituent un moyen rapide, efficace et peu onéreux de suivi de sites. Concernant les sites choisis, nous montrons que le mouvement de versant de Sedrun (Suisse) subit un ralentissement constant depuis 2002 qui fait suite à une augmentation des vitesses de 150% à partir de 1990. La description précise de la cinématique, alliée à la géologie de terrain, renseigne quant à ses évolutions possibles. La zone frontale du site de Séchilienne (Isère) se translate plus qu'elle ne s'affaisse ; par les acquisitions du scanner-laser, nous démontrons la rotation vers l'aval de ses compartiments structuraux. Enfin, le site du tunnel des Cliets (gorges de l'Arly) subit une décompression difficilement visible par imagerie. Finalement, nous proposons un "guide" aux techniques d'imagerie applicables à l'auscultation de versant instable, en fonction des configurations de terrain. Enfin, l'imagerie a montré tout son potentiel et sa complémentarité avec les techniques conventionnelles de suivi des mouvements de versants.

La modélisation de la nature (minéralogie, composition) et de la dynamique du manteau terrestre nécessite la connaissance des propriétés de ses minéraux constitutifs à haute pression (HP, 1-135 GPa) et haute température (HT, 1000-3000K). En particulier, les grandeurs thermodynamiques (enthalpies de formation, entropies, volume, ... ) contrôlent la stabilité des minéraux dans l'espace pression-température. Dans une première approche dite "macroscopique", les capacités calorifiques de la forstérite et de ses analogues, du pyrope et du spinelle sont mesurées par calorimétrie à HT. Les données de dilatation thermique et de compressibilité sont tirées de mesures de volume à HP et HT. On dispose alors d'un ensemble de données qui permet de mettre en évidence, pour la plupart de ces minéraux, un comportement anharmonique à HT. Dans une seconde approche "microscopique", les propriétés thermodynamiques d'un minéral sont calculées par modélisation vibrationnelle à partir de ses spectres infrarouge et Raman. Une méthode originale de mesure de l'anharmonicité est développée, fondée sur l'enregistrement des spectres vibrationnels à HP et HT. On montre alors pourquoi et comment les valeurs des capacités calorifiques s'écartent à HT de la limite prédite par une théorie harmonique. Cette méthode "microscopique" originale, qui ne nécessite que quelques milligrammes de matière, est ainsi développée et testée sur des matériaux pour lesquels elle peut être confrontée aux données "macroscopiques" (e.g. calorimétrie). Elle pourra dans l'avenir être appliquée aux phases de très haute pression du manteau terrestre, dont la métastabilité et les faibles quantités synthétisées empêchent la caractérisation par les méthodes classiques "macroscopiques".

A partir d'une revue générale des données physico-chimiques relatives au globe terrestre, puis d'hypothèses avancées par certains auteurs, nous allons tenter de discerner les princip ux facteurs connus qui président à la répartition des éléments sur notre planète et plus particulièrement dans son enveloppe.