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Previous issue date: 2014-09-12 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas - FAPEAM / In this doctoral thesis is characterized and studies the forest-atmosphere
interaction through nonlinear tools using data from micrometeorological towers and
high-resolution environmental satellites images.
We analyzed the forest-atmosphere interaction and characteristics of horizontal
heterogeneity regarding the Amazonian experimental sites Sustainable Development
Reserve Uatumã (1 56 'S 2 21' S and 59 16 'W 57 57' W) and the Biological Reserve in
Jarú Rondônia (10 05 'S 10 19' S and 61 35 'W 61 57' W), which contain primary forest.
We analyzed the average aspect vertical wind profile above and inside the canopy
structure, such as analytical expressions for it, for example, a hyperbolic tangent
function and its variant, considering also the variability of the inflection point of the
height of the profile and its relation to the scale of the occurrence of coherent structures.
We studied aspects of surface drag and consequences of its existence drains
above dense forests. We have investigated the occurrence of gravity waves (GWs)
above experimental site in central Amazonia, generated by the ground swell in the
nocturnal boundary layer (NBL). We used the number of internal waves to classify
Scorer forced by gravity or no topography. To this were certain characteristic scales of
rolling terrain for various wind directions between wind north-east and south-east,
which are prevalent in the region. Altimetric data were used with a resolution of 30 m,
which provided information to detect the characteristic length scales of the terrain
undulations in specific directions via multi-scale analysis using the Continuous Wavelet
Transform with a Morlet wavelet analyzer. Were also used meteorological data
measured in a tower 80 meters high (2 08 '40.0 "S 59 ° 00' 10.0" W) which lies
approximately 130 meters above sea level, as part of German-Brazilian scientific project
"ATTO" (Amazonian Tall Tower Observatorium) in experimental site of Sustainable
Development Reserve Uatumã, northeast of Amazonas. The results showed that most of
the GWs detected satisfied the criterion Steeneveld et al. (2009) to characterize waves
induced Orografically. Those who did not meet this criterion were detected preferably
in two arcs centered on meteorological tower, the first in which the wind direction was
between 0° to 45°, and the second, with the wind direction between 120° and 180°.
WGs events not forced by the topography are associated with the "Night Regime
Turbulence 3" proposed by Sun et al. (2012), where the local effects do not predominate
in the generation of turbulence, but effects associated with strong descending air
movements and located in time (the top-down phenomena).
As part of the characterization of horizontal heterogeneity of the land, we used high
spatial resolution satellite imagery (IKONOS, 1 -4 m) to investigate aspects of
variability in scale texture regions covered by the forest and deforested area in the
Rebio- Jarú. We sought to determine the existence of possible variability patterns in the
texture of vegetation cover for scale in both regions covered by forest, pasture, forestpasture, cultivated area and water bodies. The detection of texture characteristic scales
was developed through directional study based on the application of Continuous
Wavelet Transform Two-dimensional, using the Morlet wavelet function of analyzer.
The Recurrence Analysis and its quantifiers was a method of analysis of
nonlinear time series used to discriminate regions covered by forests of others with
different land uses in the area located west of the Brazilian Amazon from a satellite
image of high resolution . This was done as part of efforts to identify and characterize
heterogeneity patterns of tropical forest and other areas with coverage in the Amazon
region. The results suggest the existence of possible preferential axes of texture patterns
in forested areas and specific standards for areas with different land cover and water
bodies.
In addition to these results and innovative methodologies, the conclusion of this
study highlights the importance of adequately characterize the horizontal variability of
the land and to investigate aspects of the relationship between this variability and the
occurrence of specific physical phenomena in the atmospheric boundary layer. This type
of research will point certainly innovative ways to identify the most appropriate
parameterization of forest-atmosphere exchange processes in complex terrain. / Nesta tese de doutorado caracteriza-se e estuda-se a interação floresta-atmosfera
por meio de ferramentas não-lineares utilizando dados de torres micrometeorológicas e
de imagens de alta resolução de satélites ambientais.
Foram analisadas a interação floresta-atmosfera e características da
heterogeneidade horizontal referentes aos sítios experimentais amazônicos de Reserva
de Desenvolvimento Sustentável de Uatumã (1º 56' S 2º 21' S e 59º 16' W 57º 57' W) e
da Reserva Biológica do Jarú em Rondônia (10º 05' S 10º 19' S e 61º 35' W 61º 57' W),
os quais contêm floresta primária. Foram analisados aspectos do perfil vertical do vento
médio acima e no interior do dossel florestal, tais como expressões analíticas para ele,
como, por exemplo, a função tangente hiperbólica e variante suas, considerando-se
inclusive a variabilidade da altura do ponto de inflexão do perfil e sua relação com a
escala de ocorrência de estruturas coerentes.
Foram estudados aspectos do arrasto superficial e consequências de sua
existência em escoamentos acima de florestas densas. Procurou-se investigar a
ocorrência de ondas de gravidade (OGs) acima de sítio experimental na Amazônia
central, geradas pela ondulação do terreno na camada limite noturna (CLN). Utilizouse o número de Scorer para classificar ondas internas de gravidade forçadas ou não pela
orografia. Para isso foram determinadas escalas características das ondulações do
terreno para várias direções do vento compreendidas entre vento de norte-leste e de
leste-sul, que são predominantes na região. Foram utilizadas imagens altimétricas com
resolução de 30 m, as quais forneceram informações para a detecção de escalas de
comprimento características das ondulações do terreno em direções
específicas, via análise multi-escala, utilizando-se a Transformada Wavelet Contínua,
com uma wavelet analisadora de Morlet. Também foram utilizados dados
meteorológicos medidos em uma torre de 80 m de altura (2º 08' 40,0" S 59° 00' 10,0"
W) que se encontra aproximadamente a 130 m acima do nível do mar, como parte
integrante do projeto científico teuto-brasileiro “ATTO” (Amazonian Tall Tower
Observatorium), no sitio experimental da Reserva de Desenvolvimento Sustentável de
Uatumã, a nordeste do Amazonas. Os resultados mostraram que a maior parte das OGs
detectadas satisfizeram o critério de Steeneveld et al. (2009) para caracterização de
ondas induzidas orograficamente. Aquelas que não satisfizeram tal critério foram as
detectadas preferencialmente em dois arcos, centrados na torre meteorológica, o
primeiro, em que a direção do vento esteve entre 0º a 45º, e o segundo, com a direção do
vento entre 120º e 180º. Os eventos de OGs não forçadas pela orografia estão
associados ao “Regime Noturno de Turbulência 3” proposto por Sun et al. (2012), em
que os efeitos locais não predominam na geração de turbulência,
mas efeitos associados a fortes movimentos descendentes de ar bem localizados no
tempo (fenômenos do tipo top-down).
Como parte da caracterização da heterogeneidade horizontal do terreno, utilizouse imagem de satélite de alta resolução espacial (IKONOS, 1 -4 m) para
investigar aspectos da variabilidade em escala da textura de regiões cobertas pela por
floresta e desmatadas em área da Rebio-Jarú. Procurou-se determinar a existência de
possíveis padrões de variabilidade na textura da cobertura vegetal por escala em regiões
tanto cobertas por floresta, pastagem, floresta-pastagem, área cultivada e corpos de
água. A detecção de escalas características da textura foi desenvolvida por meio de
estudo direcional baseado na aplicação da Transformada Wavelet Contínua
Bidimensional, com a utilização da função wavelet analisadora de Morlet.
A Análise de Recorrência e de seus quantificadores foi um método de análise de
séries temporais não lineares utilizados para discriminar regiões cobertas por florestas
de outras com distintos usos da terra em área situada a oeste da Amazônia brasileira a
partir de uma imagem de satélite de alta resolução. Isso foi efetuado como parte dos
esforços para identificar e caracterizar padrões de heterogeneidade da floresta tropical e
de áreas com outras coberturas na região amazônica. Os resultados sugerem a existência
de possíveis eixos preferenciais de padrões de textura em áreas cobertas por floresta e
de padrões específicos para áreas com diferentes coberturas do solo e com corpos de
água.
Além desses resultados e metodologias inovadoras, a conclusão deste estudo
destaca a importância de caracterizar adequadamente a variabilidade horizontal do
terreno e de investigar aspectos da relação entre esta variabilidade e a manifestação de
fenômenos físicos específicos na camada limite atmosférica. Tal tipo de investigação
certamente apontará caminhos inovadores na busca de parametrizações mais adequadas
dos processos de troca floresta-atmosfera em terrenos complexos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:tede/2362 |
| Date | 12 September 2014 |
| Creators | Souza, Cledenilson Mendonça de |
| Contributors | Sá, Leonardo Deane de Abreu, Domingues, Margarete Oliveira |
| Publisher | Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, Clima e Ambiente (CLIAMB), INPA, Brasil, Coordenação de Pós Graduação (COPG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPA, instname:Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, instacron:INPA |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 3500086864783825195, 600, 600, 600, 3806999977129213183, -4671505905809893211 |
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