Repositório RCAAP

In this paper, a new inversion technique, called the minimum first-order entropy (MinEnt-1) method, is proposed for the reconstruction of two-dimensional geoelectric conductivity distributions from magnetotelluric (MT) data. The method combines an iterative search with a regularization technique based on the minimization of the entropy measure of the vector of first-differences of the unknown conductivities. Numerical simulations, using synthetic data corrupted with gaussian noise, show that the MinEnt-1 algorithm converges to excellent conductivity reconstructions, yielding in many cases results that are superior to those obtained by the maximum entropy formalism. Unlike other classical regularization schemes, which maximize smoothness for a given data, the proposed method constrains the class of possible solutions into a restricted set of low entropy models, constituted by locally smooth regions separated by sharp discontinuities. This may be an effective approach for the incorporation of prior information about the local smoothness of the real physical model.

Geofísica terrestre (magnetometria e radiometria) foi utilizada como ferramenta de apoio ao mapeamento geológico em uma área de pesquisa mineral da Companhia Mineradora de Minas Gerais (COMIG), denominada Alvo Bueiro, localizada a sudeste da cidade de Morro do Pilar, na Serra do Espinhaço, Estado de Minas Gerais. A integração de informações de geologia de superfície com os dados geofísicos correspondentes permitiu definir quatro zonas: A, B, C e D. A Zona A, caracterizada por altos valores de susceptibilidade magnética e baixos valores de radiometria, é composta por itabiritos do Grupo Serra da Serpentina. A Zona B, pertencente ao mesmo grupo, é constituída por filitos cinza e metassiltitos e mostra baixa susceptibilidade magnética; interrupções nas linhas de contorno foram interpretadas como decorrentes de falhas de empurrão. A Zona C, relacionada à Seqüência Vulcano-Sedimentar Rio Mata Cavalo, é caracterizada por uma expressiva anomalia do campo magnético total em xistos máficos e ultramáficos com lentes de formações ferríferas e filitos carbonosos negros; esta zona hospeda as mais importantes anomalias geoquímicas de ouro conhecidas na área em estudo. A Zona D, correspondente a ortognaisses cisalhados do Complexo Dona Rita, mostra os mais elevados valores de radiometria do Alvo Bueiro e baixas respostas magnéticas.

The permanent GPS network of the International GPS Service for Geodynamics (IGS) provides a global data set of precise GPS measurements, which is invaluable in the development of algorithms and software for very high accuracy GPS positioning. The intensive EPOCH'92 campaign expanded the core network to include densification in many regions of the world. This project has involved the analysis of data from the Brazilian GPS network, with selected connections to the IGS Global Network. In this preliminary report we discuss the initial data processing, demonstrating a level of relative positioning accuracies of better than 10 ppb in height differences, typically the worst positional component. Besides the normal standard used in the processing of a GPS network, it involved an Earth body tide model.

This work describes the foF2 frequency bands (maximum-noon, minimum-midnight bands) and their main characteristics during magnetically quiet conditions and extreme conditions of solar activity. We have observed that there is a seasonal variation and parallel behavior between frequencies during High Solar Activity and Low Solar Activity. During High Solar Activity we can observe the seasonal anomaly and symmetry between both frequency bands.

Este trabalho apresenta um método de migração antes do empilhamento de dados sísmicos ordenados em afastamento comum e ponto médio para meios com variação vertical e lateral de velocidade. A continuação descendente do campo de onda P (t, y, h, z = 0), transformado para o domínio (ômega, k y, k h), é realizada através da equação de migraçao de raiz quadrada dupla, e a integral dos números de onda de afastamento (k h) é computada através do método de fase estacionária. A extrapolação de cada seção de afastamento constante é realizada de forma recursiva e em duas etapas. Na primeira etapa, o campo de onda é continuado para baixo, no domínio ômega - k y, usando-se uma velocidade média equivalente até o nível de profundidade desejado, e em seguida uma correção do tipo "split-step" é aplicada nos dados convertidos para o domínio ômega - y, visando compensar as variações laterais existentes no campo de velocidade. O método foi testado em dados sintéticos gerados a partir de modelos com variação lateral e vertical de velocidade. A migração em duas etapas de dados ordenados em afastamento comum é computacionalmente eficiente e os resultados obtidos demonstram que o método funciona corretamente em meios com variação vertical de velocidade, contudo, a sua eficácia é limitada em dados com grandes afastamentos e fortes variações laterais de velocidade.

The ray method in the frequency domain describes the asymptotic behavior of the wave field for large frequencies which is not, in general, uniform with respect to the distance between the source and the point of observation. This implies that one can face situations in which the results obtained by the ray method may not be reliable for large distances from the source, if the dominant frequency is not high enough. In this paper we present two examples of such a type of problem for rather simple elastodynamic problems: a homogeneous medium; and a constant gradient velocity medium without interfaces. For both cases, the sources are assumed to be represented by two successive terms of the ray series, and therefore there are no point sources problems in our study. To this end we employ the following criterion of validity of the ray method: the absolute value of the ratio of the second term of the ray series to the first one must be less than unity. This criterion turns out to be sensitive to the radius of curvature of the initial wave front and to the initial distribution of the amplitude (or energy) along it. In the worst case of an initially planar wave front with nonuniform distribution of the amplitude, the second term of the ray series increases very fast. This gives rise to strong limitations to the use of the ray method with respect to distance if the frequency is fixed, or with respect to frequency for large distances. The depolarization phenomenon in both cases is discussed as well.

Sporadic neutral layers, with thicknesses between a few hundred meters and several kilometers, are observed by lidar in the same height range as ionospheric sporadic E. Ns layers were first observed in sodium, 20 years ago, and more recently have also been seen in potassium, iron and calcium. As in the case of Es there is a strong link with atmospheric waves, and a number of studies have shown evidence for a possible connection with tidal oscillations in the lower thermosphere. Recent observations at São José dos Campos, Brazil, have shown that sporadic sodium layers are frequently observed to occur at the heights of peaks in sodium concentration corresponding to a propagating atmospheric wave. In cases where the vertical wavelength of the propagating wave is short, as many as three complete oscillations can sometimes be seen, and the sporadic layer always occurs at the highest wave maximum, typically in the range 95-100 km. In the case of long-lived events the Ns layer is observed to accompany the downward phase propagation of the atmospheric wave. On the basis of these observations a case is made for the recombination of sodium ions as the source of the observed sporadic layers.

Embora o modelo hidrodinâmico da atmosfera aceite a existência das ondas lentas, cuja velocidade é comparável com a do vento, bem como das ondas rápidas que se propagam com a velocidade do som, estas últimas, como mostram as cartas meteorológicas, praticamente não são observadas nas grandes escalas da dinâmica da atmosfera real. Para explicar este fenômeno examinamos o modelo barotrópico, onde as ondas lentas e rápidas são, respectivamente, as quase-geostróficas de Rossby e as ageostróficas de Lamb. Se, adicionalmente, incluirmos no modelo um fator diabático, o atrito turbulento vertical, observamos que tres fatores (o tamanho da Terra, a velocidade angular da rotação dela em torno do seu eixo e o valor máximo da propagação de sinal na atmosfera) garantem que as ondas rápidas de qualquer comprimento se tornem atenuadas muito mais rapidamente do que as ondas lentas. O mecanismo do ajustamento geostrófico de desvios barotrópicos, que segue deste fato, é muito efetivo devido ao valor médio do coeficiente da mistura turbulenta vertical na atmosfera. Enquanto o tempo de vida das ondas de Rossby é aproximadamente igual a 7 dias, o tempo de vida das ondas de Lamb de escala sinótica é algumas dezenas de vezes menor.

Este trabalho analisa observações de irradiância direcional solar incidente à proximidade do solo sob céu aberto, em São Paulo (SP, Brasil; 23°34'S, 46°44'W, 730 metros de altitude), no intuito de se avaliar a importância do material particulado em suspensão (aerossol) sobre a transparência da atmosfera no espectro visível. Esta influência é discutida em termos da profundidade óptica do aerossol, avaliada a partir de dados pireliométricos coletados com filtros de banda larga. Testes de sensibilidade avaliam a importância de algumas fontes de erros sistemáticos, como as características dos filtros e a calibração do instrumento. A qualidade de estimativas de profundidade óptica aumenta com o próprio nível de turbidez atmosférica, sendo normalmente baixa (incertezas relativas acima de 100 %) sob condições atmosféricas associadas a reduzido conteúdo em aerossol. A análise de todo o conjunto de dados coletado entre março de 1995 a janeiro de 1996 mostra que a profundidade óptica do aerossol pode assumir valores muito reduzidos após a ocorrência de chuva. Ainda, esta profundidade óptica pode exibir variações importantes em poucas horas, talvez como conseqüência do regime de ventos e do ciclo diurno da umidade relativa do ar. Estudos futuros neste tema devem empregar instrumental mais acurado, instalado num sítio onde ocorram observações meteorológicas de rotina.

Selected schemes conceived for providing reliable and computationally efficient estimates of the absorption of solar radiation by the atmospheric water vapor are discussed. Special attention is devoted to the scheme proposed by Lacis & Hansen, which is included in radiative codes of atmospheric models running at Brazilian centers of research and numerical weather forecasting. Additional schemes, proposed from relatively modern estimates of the effects due to the water vapor absorption, are also included in the analysis. In the goal of assessing systematic errors associated to these schemes, comparisons are performed with benchmark results available in the literature which have been obtained through careful line-by-line integration throughout the solar spectrum. Modern schemes allow more atmospheric absorption, and therefore less downward shortwave irradiance at the ground, when compared with schemes implicitly adopted at present in Brazilian centers.

The impact of implementing the Chou & Lee scheme for absorption of solar radiation by water vapor in the CPTEC/COLA's General Circulation Model is analyzed in this paper. Comparison with results of the present operational version, which uses the Davies scheme, shows that Chou & Lee scheme leads to more shortwave absorption, thus providing an extra warming of the atmosphere, mainly in the upper troposphere. The changes in the meridional distribution of temperature causes weakening of the subtropical jet in the Southern Hemisphere and strengthening of the Northern Hemisphere jet, which is slightly shifted poleward. The increase of the static stability weakens the meridional circulation cells. The increasing shortwave absorption in the atmosphere decreases the downward shortwave irradiance at the surface. As a consequence, the fluxes of enthalpy and latent heat from the surface are reduced. As a result of all these features, zonal mean precipitation and evaporation are also significantly reduced. Comparison with atmospheric fields reported by the Climate Prediction Center (NCEP/NOAA) shows that the configuration of the large-scale fields is, in a general manner, improved with the use of the Chou & Lee scheme in a monthly integration for January 1997.

We present an expression for the tidal time delay of the Earth, that takes into account paleonthological observations. A semi-empirical model of the dynamics of the Earth-Moon system is obtained considering that the energy dissipation and the time delay are not constant in time. In a previous work, we established a similar model by taking into account only the dynamics of a circular orbit radius for the Moon. In the present paper, three differential equations describe the dynamics of three variables, namely, the Moon's orbital mean radius, the eccentricity of the orbit, and the inclination of the Moon's orbital plane with respect to the inertial plane which is orthogonal to the total angular momentum of the Earth-Moon system. In this sense, the Earth-Moon system is considered isolated. We compare our picture with that one which considers the tidal time delay as constant in time and show that our approach is consistent with the modern theories concerning the Earth-Moon system formation.

Os desvios sistemáticos entre as estimativas da irradiação solar na superfície feitas pelo modelo IGMK e os dados de radiômetros de superfície para o Brasil entre 1985 e 1986 foram avaliados estatisticamente. O desvio sistemático médio global encontrado foi relativamente alto, de 1,2 MJ.m-2 e foi originalmente atribuído à posição orbital inadequada deste satélite com relação ao Brasil. Algumas estações, contudo, apresentaram desvios sistemáticos que não puderam ser explicados apenas desta forma. Neste trabalho, testes estatísticos de hipóteses foram aplicados aos resultados e mostraram que a altitude e o tamanho das cidades onde as previsões foram realizadas contribuem para estes desvios com um nível de confiança de 99%. Os testes mostram que o desvio sistemático médio das estações localizadas em altitudes superiores a 700 meros foi 4 vezes superior ao das estações localizadas em menores altitudes. O desvio médio das estações localizadas nas grandes cidades também foi 4 vezes maior do que para as pequenas cidades ou localizadas em locais remotos.

Duas versões do esquema semi-implícito são apresentadas: o método implícito de direções alternadas (o método ADI) e a abordagem de Robert com o uso do algoritmo multigrade (o método MG). São realizados experimentos com o modelo regional baroclínico que usa 11 níveis para discretização vertical e passo 75 km para grades horizontais com 97x97 e 93x101 nós. A qualidade das previsões com 24 horas de antecedência não depende da versão do modelo. O método MG permite reduzir o tempo computacional gasto em torno de 14% em comparação com o método de Robert, que usa as relaxações sucessivas superiores. Para os mesmos passos temporais, o método multigrade de Robert é menos efetivo do que o método ADI. Mas o uso dos passos temporais máximos permitidos pela condição numérica da estabilidade de cada versão revela a vantagem da versão MG do esquema. A ausência da separação espacial permite usar os métodos multigrades no contexto de esquemas semi-implícitos semi-lagrangianos com passo temporal aumentado sem perda de precisão.

The 12-monthly running means centered 3 months apart (4 values per year) of the rainfalls in NE (Northeast) Brazil were subjected to Maximum Entropy Spectral Analysis and results compared with similar analysis for several other parameters. Characteristics of northern NE and eastern NE rainfalls were almost similar but differed considerably from those of southern NE rainfall. In the QBO region, northern NE had small periodicities at 2.03, 2.45 years, eastern NE had strong periodicities at 2.26, 2.60 years while southern NE had no significant QBO. The 50mb equatorial zonal wind had a strongest peak at 2.33 years, a smaller peak at 2.64 years and a still smaller peak at ~2.00 years. The Southern Oscillation Index T-D (Tahiti minus Darwin atmospheric pressure) had peaks at 2.05, 2.57 years while EEP-SST (equatorial eastern Pacific sea surface temperature) had peaks at 2.10, 2.57 years. (North and South Atlantic SST) had peaks at (2.10-2.15) years while NE Brazil coast SST had 2.29 years and Wind Stress had 2.20 years. In the QTO region, 50mb wind had a small peak at 3.2 years and NE coastal Wind Stress at 3.3 years. All other parameters including all the 3 regional rainfalls of NE Brazil had significant peaks near 3.5 years. Peaks were also in the (4.5-5.0) year and (9.5-13.9) year bands. All the three rainfalls had moderate correlations with T-D and EEP-SST (~0.3) and with 50mb wind (~0.4). Rainfall correlations were higher with North and South Atlantic SST (~0.5) and with NE coastal SST (~0.6). The eastern NE rainfall had a high correlation (0.5) with NE coastal Wind Stress.

Para estudar os problemas de prospecção geofísica eletromagnética através de modelagem analógica, as condições em escala natural são representadas, no laboratório, em escala reduzida de acordo com a teoria da similitude. Portanto, para investigar os problemas de técnicas VLF, AFMAG e MT, freqüentemente é necessário criar um campo uniforme no arranjo experimental. Os sistemas físicos para geração de campos uniformes estudados aqui são a bobina circular, bobina de Helmholtz, solenóide, um plano de corrente, e dois planos paralelos de correntes. Os mapas de porcentagem de desvio de campo estão presentes para todos os sistemas estudados aqui. Um estudo comparativo desses sistemas mostra que o solenóide é a maneira mais eficiente para criar um campo uniforme, seguido pelo sistema de bobinas de Helmholtz. Porém, o campo criado em um solenóide está em um espaço fechado onde é difícil colocar modelos e substituí-los para executar experimentos. Portanto, recomenda-se o uso de bobinas de Helmholtz para criar um campo uniforme. Este último sistema fornece um campo uniforme com espaço aberto suficiente, o que facilita o experimento.

An important reason for elastic anisotropy of geological media is layering on a scale that is small to the wavelengths. If the parameters of the layering are known, the "effective parameters" of the compound medium can be derived from the parameters of the constituents. If the layering is periodic with the period small compared to the wavelengths, the compound medium can be replaced by a homogeneous medium. One way to achieve this description is to re-formulate Hooke's law. First, the six components of stress and strain that vary from constituent to constituent are expressed in terms of the six components that are, in view of the continuity condition, constant throughout the layer. Second, the effective stress- and strain components are determined as the thickness-weighted arithmetic averages of the corresponding constituents' components. Third, the standard form of Hooke's law (stress as a function of strain) is re-established. This algorithm can be applied to constituents of any type. For seismic applications, the most important layering is that of isotropic layers. There are two significant situations that afford a simplification: (i) if all constituents have the same shear stiffness, the replacement medium is homogeneous; (ii) if all constituents have the same Poisson's ratio, wave propagation in a relatively wide cone about the axis of symmetry cannot be distinguished from wave propagation in an isotropic medium.

A integração de 37.435 dados gravimétricos (11.814 em terra e 25.621 no mar), provenientes de vários levantamentos independentes, permitiu a confecção de um mapa de anomalias Bouguer do Nordeste Setentrional do Brasil, com densidade média de cerca de 1 estação gravimétrica por cada 13 km2. Este mapa está limitado pelas longitudes 33° 30' W e 43° W e pelas latitudes 2° 55' S e 7° 30' S, cobrindo uma área com cerca de 1.000 km na direção leste-oeste por 500 km na direção norte-sul. O mapa abrange a porção da Província Borborema que está a norte do lineamento Patos, bem como a parte leste da Bacia do Parnaíba e a margem continental adjacente. A anomalia mais expressiva do mapa Bouguer é um forte gradiente, margeando toda a costa, originado pela subida da Moho na transição da crosta continental para a crosta oceânica, implantada na separação América do Sul - África. As anomalias de médio a curto comprimento de onda são causadas por heterogeneidades intracrustais, representadas por blocos de idade precambriana, bem como granitóides brasilianos e bacias sedimentares mesozóicas. A utilização da hipótese de isostasia, associada a um modelo flexural, permitiu estimar, em caráter preliminar, o relevo da interface crosta-manto, com delimitação da zona de afinamento crustal associada à implantação do trend Cariri-Potiguar, definido pelos riftes intracontinentais mesozóicos. Além disso, foi identificada uma área de relativo espessamento crustal, na borda leste da Bacia do Parnaíba, que foi interpretada como estando associada a uma antiga colisão de blocos, durante o Ciclo Brasiliano. O mapa de anomalias isostáticas residuais, que ressalta a contribuição ao campo gravimétrico das bacias interiores, dos maciços granitóides e das faixas de supracrustais proterozóicas, permite identificar importantes variações laterais de densidade, que podem estar associadas com cisalhamentos de escala litosférica e limites dos terrenos que compõem o arcabouço estrutural da Província Borborema.

Neste trabalho, é desenvolvido um modelo teórico para simular o perfil de espectrometria de raios gama naturais em meios aleatórios. O transporte da radiação gama é simulado através do método de elementos finitos (FEM) que calcula o fluxo escalar proveniente da aproximação P1 da equação de transporte de Boltzmann para meios radialmente simétricos. A resposta espectral baseada na distribuição randômica de potássio-40, urânio-238 e tório-232 permite determinar as concentrações em peso destes nuclídeos conforme sugerido pelo método Monte Carlo. Os parâmetros físicos das formações, isto é, o coeficiente de difusão e as seções de choque total e de espalhamento, são determinados através da distribuição de Klein-Nishina e de regressão linear múltipla de dados experimentais. O método é então aplicado na geração de perfis sintéticos de poço e mostra a utilidade da técnica de elementos finitos na predição de informações importantes contidas nos perfis nucleares corridos em ambientes litológicos complexos.

O objetivo deste trabalho foi a utilização do método da regressão iterativa para a determinação das periodicidades de fenômenos geofísicos. Este método fornece os três parâmetros (amplitude, freqüência e fase) e seus desvios padrões para cada função senoidal das periodicidades determinadas. Isto permite uma seleção das amplitudes mais importantes, que apresentarem maior relação amplitude/desvio. O método descrito foi aplicado à análise das séries temporais dos cosmonuclídeos atmosféricos (carbono 14 atmosférico e berílio 10 acumulado em testemunhos de gelo na Groenlândia e Antártica), temperaturas médias de superfície e indicadores de presença de poeira vulcânica. As periodicidades achadas foram comparadas, do ponto de vista de possíveis ligações causais, entre os fenômenos envolvidos (atividade solar, presença de cosmonuclídeos na atmosfera terrestre, circulação atmosférica, temperaturas da atmosfera e aerossóis vulcânicos na atmosfera).