Dissertações

Carbon-water dynamics in Järvsilja hemiboreal forests, Estonia

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Carbon-water dynamics in Järvsilja hemiboreal forests, Estonia Resumo disponível somente no PDF por conter caracteres especiais, fórmulas, equações, diagramas, entre outros Orientador: Emílio Graciliano Ferreira Mercuri; Banca: Emílio Graciliano Ferreira Mercuri (Presidente da Banca), Maurício Felga Gobbi e Steffen Manfred Noe; Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Defesa : Curitiba, 09/02/2026; Inclui referências; Área de concentração: Tecnologia, observação e modelagem ambiental

O efeito da topografia no balanço da energia cinética da turbulência na Floresta Amazônica

Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT

O efeito da topografia no balanço da energia cinética da turbulência na Floresta Amazônica Resumo disponível somente no PDF por conter caracteres especiais, fórmulas, equações, diagramas, entre outros Orientador: Prof. Nelson Luís da Costa Dias; Banca: Nelson Luís da Costa Dias (Presidente da Banca), Gervásio Annes Degrazia, Livia Souza Freire Grion; Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Defesa : Curitiba, 08/12/2025; Inclui referências

Variabilidade do gelo marinho antártico e sua interconexão com a Alta Subtropical do Atlântico Sul

Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT

Variabilidade do gelo marinho antártico e sua interconexão com a Alta Subtropical do Atlântico Sul Resumo: A criosfera desempenha um papel fundamental na modulação do sistema climático global, influenciando a circulação atmosférica através da alteração de gradientes meridionais de temperatura e pressão. No Hemisfério Sul, a variabilidade do gelo marinho antártico tem potencial para impactar as altas subtropicais, afetando a previsibilidade climática em regiões adjacentes, como a América do Sul. O presente trabalho investiga os padrões de variabilidade da concentração de gelo marinho (CGM) antártico e sua interconexão com a Alta Subtropical do Atlântico Sul (ASAS), avaliando os efeitos dessa relação na atividade convectiva sobre a América do Sul. Para tanto, foram utilzados dados mensais de CGM (NSIDC), pressão ao nível médio do mar (PNMM; ERA5/ECMWF), radiação de onda longa emergente (OLR; ERA5/ECMWF), velocidade vertical (Omega; ERA5/ECMWF) e temperatura da superfície do mar (TSM; ERSST V5/NOAA) para o período de 1979 a 2022. Os padrões espaciais e temporais dominantes da CGM foram identificados por meio de Análise de Funções Ortogonais Empíricas (EOF), enquanto a posição e intensidade da ASAS foram determinadas a partir do máximo de PNMM em uma região de referência (38°S-20°S/38°W-10°E). Análises de composição e correlação foram empregadas para relacionar as EOF de CGM antártico aos padrões atmosféricos. Os resultados demonstram que os padrões espaciais das EOF modulam a posição e intensidade da ASAS, com relações imediatas e defasadas. Anomalias de CGM no mar de Weddell forçam respostas opostas na ASAS, devido à modulação dos fluxos de calor sensível e latente e dos gradientes meridionais de temperatura, induzindo ajustes na circulação atmosférica: retrações da CGM deslocam o sistema para norte, enquanto a expansão da CGM o intensificam e deslocam para sul e oeste- sendo este último o sinal mais robusto encontrado. A interconexão exibe persistência sazonal, especialmente na primavera, onde se propaga por até cinco meses. Essa propagação modula a convecção sobre o Brasil, com anomalias de OLR sugerindo condições favoráveis à supressão ou intensificação de sistemas com características semelhantes à ZCAS e à ZCIT. O estudo estabelece a variabilidade da CGM antártica como fator relevante para a previsibilidade climática da América do Sul; Abstract: The cryosphere plays a fundamental role in modulating the global climate system, influenc ing atmospheric circulation by altering meridional temperature and pressure gradients. In the Southern Hemisphere, Antarctic sea ice variability has the potential to impact subtrop ical highs, affecting climate predictability in adjacent regions, such as South America. The present study investigates the patterns of Antarctic sea ice concentration (SIC) variability and its interconnection with the South Atlantic Subtropical High (SASH), assessing the effects of this relationship on convective activity over South America. For this purpose, monthly data of SIC (NSIDC), mean sea level pressure (MSLP; ERA5/ECMWF), outgoing longwave radiation (OLR; ERA5/ECMWF), vertical velocity (Omega; ERA5/ECMWF), and sea surface temperature (SST; ERSST V5/NOAA) from 1979 to 2022 were used. The dominant spatial and temporal patterns of SIC were identified through Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis, while the position and intensity of the SASH were determined from the MSLP maximum within a reference region (38°S-20°S/38°W-10°E). Composite and correlation analyses were employed to relate the Antarctic SIC EOF to atmospheric patterns. The results demonstrate that the spatial patterns of the EOF mod ulate the position and intensity of the SASH, with immediate and lagged responses. SIC anomalies in the Weddell Sea force opposite responses in the SASH, due to the modulation of sensible and latent heat fluxes and meridional temperature gradients, inducing adjust ments in atmospheric circulation: SIC retractions displace the system northward, while SIC expansion intensifies and displaces it southward and westward– the latter being the most robust signal found. The interconnection exhibits seasonal persistence, especially in spring, where it propagates for up to five months. This propagation modulates convection over Brazil, with OLR anomalies suggesting conditions favorable to the suppression or intensification of systems with characteristics similar to the SACZ and the ITCZ. The study establishes Antarctic SIC variability as a relevant factor for the climate predictability of South America Orientadora: Profa. Dra. Camila Bertoletti Carpenedo; Banca: Camila Bertoletti Carpenedo (Presidente da Banca), Claudia Klose Parise e Ricardo de Camargo; Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Defesa : Curitiba, 11/12/2025; Inclui referências; Área de concentração: Tecnologia, observação e modelagem ambiental

Wind-induced internal waves in closed basins : a laboratory experiments and field study

Mon, 01 Jan 2018 00:00:00 GMT

Wind-induced internal waves in closed basins : a laboratory experiments and field study Resumo: Ondas internas sao perturbacoes propagantes que ocorrem no interior de um fluido estratificado. Estas ondas tem sido frequentemente detectadas e apontadas como um dos processo hidrodinamico mais importante em bacias estratificadas, influenciando diretamente na dinamica e mistura vertical do sistema. Grande parte da energia proveniente de ventos que cruzam a superficie de lagos e reservatorios e responsavel pela formacao de ondas internas longas e estacionarias, tambem conhecidas como seichas internas. Estas ondas sao responsaveis por movimentos de grande escala, onde mais de 40% do volume proveniente do hipolimnio pode ser transportado para as camadas mais rasas do sistema apos a sua passagem. Os movimentos baroclinicos afetam diretamente a qualidade da agua destes ecossistemas, afetando os fluxos de nutrientes, microrganismos e compostos quimicos. Esta pequisa tem como principal interesse a investigacao da importancia da velocidade de cisalhamento do vento como fonte da energia cinetica turbulenta disponivel para a formacao de seichas internas em pequenas bacias estratificadas, avaliando em quais condicoes de instabilidades a amplitude das ondas internas nao e satisfatoriamente modelado pela teoria matematica linear e nao linear proposta. Para analisar todos estes fatores, foram empregados diversos metodos de identificacao, nos quais incluem auto correlacoes, correlacoes cruzadas, analise espectral de series temporais e modelos matematicos de ondas internas. A analise foi baseada em dados obtidos em duas pequenas bacias, o reservatorio do Vossoroca e o Lago de Harp. Ainda foram executados 13 experimentos em laboratorio atraves de um tanque retangular considerando diferentes condicoes de estratificacao para incorporar as analises de campo. Foi observado que para W <1 e he/H < 0.25, os modelos matematicos, tanto o linear quanto o nao linear, superestimam as amplitudes das ondas internas, visto que ambos nao incorporam a transferencia de energia devido as instabilidades do sistema, onde W e o numero de Wedderburn e he/H representa a razao entre a espessura do epilimnio e a profundidade total da bacia. Tambem foi observado que, para os dados de campo, a presenca de componentes espectrais do vento, acompanhado com movimentos baroclinicos, permitem a ocorrencia do fenomeno de resonancia, contribuindo para um aumento acima do previsto da amplitude da onda interna. Foi observado que o efeito de resonancia nao esta ligado diretamente ao espectro do vento que coicede com a frequencia natural da onda, mas com todo o espectro do vento com maior frequencia. Finalmente, foi tambem concluido que a energia cinetica turbulenta disponivel tem tambem um papel fundamental na evolucao longitudinal da onda. Para uma larga faixa de W, a onda interna apresenta variacao constante ao longo da bacia, com abrupta variacao apenas proximo ao no da onda, primeiro terco. No entanto, considerando 1 < W < 3, a amplitude local da onda aumenta exponencialmente com a distancia ao no.; Abstract: Internal wave is a oscillating disturbance within a stable density-stratified fluid. In stratified water basins, these waves have been detected and pointed as one of the most important process of water movements and vertical mixing. Most part of wind momentum and energy that cross the water surface is responsible to generate large standing internal waves, also called basin-scale internal seiches, in stratified basins. These waves are responsible for large scale motion, in which up to 40% of hypolimnetic volume may be exchanged after its passage. The baroclinic activity has important effects on nutrients, microorganisms, and chemical compounds fluxes, affecting strongly the water quality of these ecosystems. This research paid particular attention to the importance of the shear velocity as a source of turbulent kinetic energy available to excite internal seiches in small stratified basins. We compared in which condition the amplitude growth deviates from linear and nonlinear mathematical descriptions. To analyze all factors we used a set of methods, that included auto- and cross-correlations, spectral analysis of time-series records, and mathematical models of internal waves. We based our analysis on data, underwater temperature and meteorological conditions, obtained in two distinct small-stratified water basins, Vossoroca reservoir and Harp Lake. In addition, we also performed 13 laboratory experiments in a rectangular tank considering different stratification conditions to be incorporated in our analysis. We observed that forW <1 and he/H < 0.25, the mathematical solutions overestimated the internal seiche amplitude, since it does not account the energy transference to generate instabilities, in which W is the Wedderburn number and he/H is the ratio between the epilimnion thickness and the total water depth. In addition, considering field observation, we detected that the wind forcing frequency and the natural frequency of internal seiche enable the resonance phenomenon, and consequently the internal seiche amplitude growth. We inferred that the contribution of the amplitude growth is not based directly on the wind frequency that matches exactly the internal wave frequency, but the whole higher frequency spectrum of the wind. Finally, we also concluded that the available turbulent kinetic energy plays an important role on the longitudinal internal seiche evolution. For most values of the parameter W, the internal wave excited presents a constant interfacial displacement along the basin with a strong variation just near the internal seiche node. However, considering 1 < W < 3, we observed a exponential growth as the distance from the node increases.; RÉSUMÉ: Une onde interne est une perturbation qui se propage au sein d'une densite stratifiee fluide. Dans des bassins d'eau stratifies, ces ondes ont ete detectees et considerees parmi les plus importants processus de mouvements d'eau et de melange vertical. La majorite de la force du vent et de l'energie qui traverse la surface de l'eau est la cause de grandes onde internes stationnaire, aussi appelees seiches internes, dans des bassins stratifies. Ces ondes sont responsables de mouvements a grande echelle, dans lesquels jusqu'a 40% de volume d'hypolimnion peuvent etre modifies apres leur passage. L'activite barocline a des effets notoires sur les flux de nutriments, micro-organismes et composes chimiques, affectant ainsi fortement la qualite de l'eau de ces ecosystemes. Cette recherche a particulierement prete attention a l'importance de la vitesse de cisaillement en tant que source d'energie cinetique turbulente disposee a stimuler les seiches internes de petits bassins stratifies, comparant dans quelles conditions la croissance d'amplitude devie des descriptions mathematiques lineaires et non-lineaires. Pour analyser tous les facteurs, nous avons eu recours a un ensemble de methodes qui comprenait de l'autocorrelation, des correlations croisees, de l'analyse des series chronologiques et des modeles mathematiques d'ondes internes. Nous avons base notre analyse sur des donnees concernant la temperature sous-marine et les conditions meteorologiques, obtenues dans deux bassins d'eau distincts a faible stratification: le reservoir de Vossoroca et le lac Harp. De plus, nous avons egalement effectue 13 tests de laboratoires dans un reservoir rectangulaire prenant en compte differentes conditions de stratification a incorporer a notre analyse. Nous avons observe que pourW <1 et he/H < 0.25, les solutions mathematiques surestimaient l'amplitude de la seiche interne, puisqu'elles ne prennent pas en compte le transfert d'energie pour generer des instabilites. Aussi, compte tenu des observations faites sur le terrain, nous avons note que la frequence de forcage du vent et la frequence naturelle de la seiche interne conduisent au phenomene de resonance, et par consequent a la croissance de l'amplitude de la seiche interne. Nous avons remarque que la contribution de la croissance de l'amplitude ne repose pas directement sur la frequence du vent qui correspond exactement a la frequence de l'onde interne, mais a tout le spectre de frequence superieure du vent. Enfin, nous sommes egalement arrives a la conclusion que l'energie cinetique turbulente disponible joue un role essentiel dans l'evolution de la seiche interne longitudinale. Pour la plupart des W, l'onde interne stimulee presente un deplacement interfacial constant le long du basin avec une forte variation juste a cote du nodule de la seiche interne. Cependant, compte tenu de 1