Repositório RCAAP

Este trabalho aborda a aplicação do método geofísico Transiente Eletromagnético (TEM - no domínio do tempo) na região da Bacia de Resende, Rio de Janeiro, Brasil. Nesta bacia, foi efetuado em 2001, um levantamento geofísico de 88 sondagens visando contribuir para o conhecimento do potencial hidrogeológico da região. Como esta área é densamente povoada e industrializada, a presença de ruído eletromagnético tende a dificultar a utilização do método. Os dados foram interpretados utilizando um algoritmo de inversão 1-D, que exprime o decaimento da voltagem induzida em termos de resistividade com a profundidade. Os valores da resistividade mostram a existência de camadas superficiais altamente condutivas (~5Ω.m) e o valor de 200Ω.m para uma resistividade de transição que corresponde ao embasamento geoelétrico, sendo adotada com base em dados litológicos e estratigráficos da bacia com um ajuste fino calibrado na inversão 3-D de dados gravimétricos. A partir das inversões 1-D foi construída uma imagem geoelétrica da geometria do embasamento. Apesar das propriedades físicas envolvidas (densidade e resistividade) não terem nenhuma relação física entre si, a topografia do embasamento gravimétrico foi utilizada para obter, por interpolação, profundidades que não foram atingidas pelo sinal produzido no método TEM. A superfície geoelétrica final tem uma topografia que pode ser considerada como representativa do embasamento da bacia. Deste modo, a utilização do método TEM na Bacia de Resende permitiu estimar os limites laterais e propor também limites em profundidades para o embasamento geoelétrico. Além disso, o imageamento geoelétrico resultante mostra distintamente a existência de três áreas: um alto estrutural central ladeado por dois baixos estruturais (depocentros), um ao leste e outro ao oeste da bacia.

Este trabalho apresenta os resultados de espessuras elásticas efetivas (T e) calculados com base em anomalias ar-livre/ondulações do geóide e topografia na região do Cráton São Francisco Meridional, por meio da técnica da função admitância. Os elementos do campo gravitacional foram obtidos utilizando-se o modelo geopotencial GGM02C (Missão GRACE). A função admitância observada foi determinada pela divisão do espectro cruzado das anomalias ar-livre/ondulações do geóide e da topografia pelo espectro de potência da topografia. Numa etapa posterior foram construídas curvas de função admitância teóricas, supondo-se duas hipóteses de compensação isostática flexural: a topografia como única carga atuante ou a ação de cargas na base da litosfera. Os melhores ajustes foram obtidos adotando-se a segunda suposição, a uma profundidade média de 150 km, com uma estimativa para T e de cerca de 45 km. A princípio, este valor baixo de espessura elástica, associado a um alto fluxo térmico e ondulações positivas do geóide, pode ser explicado pela presença de perturbações nas densidades mantélicas da região, originadas a partir de processos de empobrecimento químico e perturbações termais, ambos ocorrentes durante a complexa evolução geodinâmica desta importante região cratônica da placa Sul-Americana.

Com dados de descargas elétricas atmosféricas detectadas pela rede de sensores do SIMEPAR/PR, este trabalho tem como principal objetivo analisar as atividades elétricas de três sistemas convectivos, relacionando-as com o ciclo de vida de cada um. Estes sistemas ocorreram no sul do continente sul-americano, cuja identificação e seleção obedeceram a critérios estabelecidos neste trabalho. Imagens de satélite geoestacionário, realçadas no infravermelho, foram utilizadas neste procedimento, para os anos de 2002 e 2003. Um dos sistemas (o mais intenso e maior) se desenvolveu na região onde a eficiência de detecção é inferior a 20% mas, a sua dissipação ocorreu numa região com maior eficiência. Os outros dois sistemas ocorreram dentro da região com eficiência de detecção da rede superior a 90%. Verificou-se que as descargas elétricas se concentraram preferencialmente nas regiões onde os núcleos convectivos apresentavam temperaturas de topo inferiores a 190 K. O máximo de descargas detectadas ocorreu próximo ou no momento de maturação do sistema. Os resultados sugerem que a intensidade da convecção de sistemas convectivos pode estar relacionada com a quantidade de descargas elétricas atmosféricas associadas a estes. Também, que a quantidade de descargas detectada pode estar relacionada com o estágio de desenvolvimento dos núcleos imersos nos sistemas convectivos.

Este trabalho visa estimar e analisar a variação dos elementos do campo de gravidade na região do Aqüífero Guarani em um período de dois anos e três meses - abril de 2002 a julho de 2004 - usando os dados da missão GRACE. Esta variação engloba todas as mudanças de gravidade que são causadas por variações na distribuição de massa da superfície da Terra e pela deformação da Terra Sólida em resposta a estas variações de massa, estimadas pelos coeficientes de Stokes fornecidos pela missão GRACE. As soluções foram obtidas somente a partir de perturbações de órbita de satélites independentemente de dados de gravidade na superfície oceânica e continental. As soluções mensais do campo gravitacional da Terra fornecidas pela missão GRACE, considerando o grau e a ordem máximos de expansão dos elementos do campo de gravidade em harmônicos esféricos de 150 (fevereiro de 2003 a julho de 2004) e 120 (abril, agosto e novembro de 2002), foram processadas e forneceram valores de altura geoidal e anomalia ar-livre para cada conjunto destas soluções mensais, juntamente com os erros associados. Uma inversão linear 3-D da altura geoidal residual foi realizada para obter a distribuição de densidades tridimensional associada a estas variações, verificando-se assim a viabilidade do uso dos dados do GRACE na investigação da variação das massas de água no Aqüífero Guarani. A partir da anomalia ar-livre e dos dados de um modelo topográfico digital da região obteve-se também a anomalia Bouguer em um perfil representativo do aqüífero, a fim de estimar a correspondente variação da massa de água na região analisada.

Nesse trabalho, foi feito um estudo de caso das características radiativas e morfológicas de um Sistema Convectivo de Mesoescala (SCM) causador dos maiores índices de precipitação observados sobre o Rio Grande do Sul, no período de novembro de 2002 a fevereiro de 2003, utilizando a ferramenta FORecasting and TRAcking of the evolution of Cloud Clusters. O caso selecionado foi o dos dias 19 e 20/02/2003, onde apenas um sistema foi o responsável pela precipitação registrada nas estações meteorológicas em superfície. Esse sistema teve um ciclo de vida de 23 horas, com início às 13 UTC do dia 19/02/2003, maturação às 04 UTC e dissipação às 11:30 UTC do dia 20/02/2003. Durante todo esse período, apresentou topos frios com núcleos com temperatura abaixo de 210 K. Ficou evidenciado que o sistema teve um comportamento semelhante ao descrito pelos modelos conceituais de SCMs, apresentando primeiramente forte convecção, associada a valores mais baixos de temperatura de brilho, para depois expandir-se no estágio de maturação. Os resultados mostraram a existência de diferentes padrões de relação entre a temperatura mínima de brilho e a precipitação registrada em superfície. Pode-se concluir que, com dados de apenas duas estações meteorológicas de superfície é difícil determinar se as características do SCM observado pelas imagens de satélite refletiram com confiabilidade o momento de maior atividade convectiva do SCM em superfície, caracterizado pelos maiores valores de precipitação.

There are numerous efforts to obtain information about saturation and pressure changes due to reservoir production from time-lapse seismic data. In spite of some good examples existing on the literature, there are a lot of approximations behind those studies. Generally, it is assumed that the seismic properties are functions of saturation and differential pressure Pd (overburden minus fluid pressure). Actually, the stress that governs the seismic behavior is the effective stress Pef, which is not exactly equal to Pd. In fact it is equal to the overburden stress minus n times the fluid pressure. Such coefficient (n) is known as the effective stress coefficient. Sometimes, depending on the circumstances, it might be identified as the Biot-Willis coefficient taking into consideration the bulk modulus of the porous media. In this paper, laboratory results in a tentative to quantify the n values for Brazilian limestones and tight sands will be presented. It is important to point out, that is the first effort to perform this sort of measurements on Brazilian rocks. The results have shown that the mentioned approximations can introduce errors on pressure estimations from time-lapse data even for high porosity rocks.

A aplicação dos métodos geofísicos em estudos ambientais, essencialmente na caracterização e monitoramento de áreas impactadas por contaminantes, é crescente e promissora. Este trabalho apresenta os resultados da aplicação do método de Polarização Induzida (IP), por meio da técnica de caminhamento elétrico, na determinação da área de percolação de material lixiviado proveniente de resíduos sólidos domiciliares, dispostos em aterro do tipo vala. Na ausência de poços de monitoramento ou outras técnicas diretas de investigação na área do aterro, a caracterização geológica em conjunto com a aplicação de técnicas geofísicas constituem uma alternativa para caracterização preliminar e monitoramento de materiais lixiviados. Entretanto, é vital a compreensão adequada do comportamento do parâmetro físico diante de possíveis alterações no ambiente geológico resultantes da presença de compostos contaminantes. Os resultados apontam uma tendência de redução nos valores de cargabilidade no sentido de fluxo do chorume, possivelmente devido à dissolução por ataque ácido aos materiais metálicos presentes nos resíduos e óxidos e hidróxidos de ferro presentes em abundância no solo.

Este trabalho utiliza as equações dos fenômenos poroelástico-eletromagnéticos acoplados para simular pelo método das diferenças finitas no domínio do tempo as respostas sismoelétricas de modelos porosos saturados bidimensionais. As fontes sísmicas são do tipo explosivo com freqüência de corte 100 Hz.Os receptores foram localizados na direção horizontal e na vertical. Foram simulados cinco modelos porosos heterogêneos cujas respostas serviram para definir os tipos de interfaces que geram sinais sismoelétricos, as dimensões mínimas da heterogeneidade para detectabilidade sismoelétrica e o raio de investigação máxima. Observou-se resposta sismoelétrica irradiada em interfaces com contraste de porosidade, salinidade, litologia e fluido óleo-água. Os resultados obtidos sugerem a possibilidade de se planejar uma aquisição sismoelétrica conjuntamente com uma aquisição sísmica de superfície para objetivos rasos ou com uma aquisição sísmica em poço e interpoços para objetivos dentro do raio de investigação máxima.

Este trabalho tem por objetivo identificar e caracterizar as feições oceanográficas de pequena e mesoescala que ocorrem na plataforma continental de Santa Catarina (SC). Foram empregadas imagens de temperatura e concentração de clorofila da superfície do mar (TSM e CSM), obtidas pelo sensor MODIS. Foi selecionada uma imagem diária para cada mês do ano de 2003, excetuando dezembro, onde procurou-se avaliar efeitos sazonais. As feições oceanográficas foram observadas através da aplicação de diferentes níveis de contraste e paletas de cores para realce. Foram identificadas feições como vórtices, meandros, cogumelos, plumas, filamentos, frentes e áreas de ressurgências. Os resultados indicam que no verão a distribuição superficial em mesoescala da temperatura é mais homogênea, levando a um número menor de feições observáveis. O fenômeno de ressurgência costeira em escala localizada ao sul da Ilha de SC e junto à costa foi observado nos meses de novembro, janeiro e fevereiro. Durante o outono e o inverno as imagens apresentaram maior grau de complexidade, principalmente devido à presença da frente costeira do Prata, com características de menor temperatura e maiores valores de clorofila.

We propose a new method of depth migration based on a constant density variable velocity wave equation in the space-frequency domain. A complex Padé approximation of the wave equation evolution operator is used for wavefield extrapolation. This method mitigates the inaccuracies and instabilities due to evanescent waves and produces images with fewer numerical artifacts than those obtained with a real Padé approximation of the exponential operator, mainly in media with strong velocity variations. Tests on zero-offset data from the SEG/EAGE salt model and the 2D Marmousi prestack dataset show that the proposed migration method can handle strong lateral variations and also has a good steep dip response. We compare the results of the proposed method with those obtained using split-step Fourier (SSF), phase shift plus interpolation (PSPI) and Fourier finite-difference (FFD) methods.

The Canal de Cotegipe is a 30 m deep, 4 km long tidal channel in northeastern Brazil connecting the small Baía de Aratu (24.5 km²) to the much larger Baía de Todos os Santos (1223 km²). Several industrial and port facilities surround the channel and Baía de Aratu, and polluted riverine discharge as well as a direct release of toxic residuals by harbor operations makes the area one of the four polluted hot-spots within Baía de Todos os Santos. An analysis of current measurements, tidal elevation records and water quality monitoring has allowed for a preliminary understanding of the driving forces that affect the channel. Tidal flows are modulated by the extent of intertidal inundation in the channel and the bay, with stronger ebb-dominant flow conditions associated with neap tides at the seaward end of the channel and with spring tides at the landward end of the channel. Subtidal flows are mainly driven by density gradients normally oriented towards Baía de Todos os Santos, leading to a vertically stratified, estuarine like flow. This structure is strengthen in the wet season and weakened in the dry season when unstratified or evenand inverse estuarine stratification may develop as a result of higher evaporation rates.

A conversão de números digitais (NDs) de imagens orbitais em quantidades físicas relacionadas às propriedades espectrais de objetos presentes na superfície terrestre é dependente de fiel caracterização atmosférica, a qual tem sido realizada com medidas obtidas por balões meteorológicos ou por fotômetros solares posicionados em superfície. Recentemente, alguns sensores orbitais vêm produzindo dados que também permitem caracterizar a atmosfera, como os fornecidos pelo sensor MODIS. Neste artigo, valores de Fator de Reflectância Bidirecional de superfície (FRBs) determinados em campo foram comparados com aqueles calculados a partir de imagens TM/Landsat-5 através de modelos de transferência radiativa (MTRs), sendo que os dados de entrada destes modelos referentes à caracterização da atmosfera foram estimados a partir do emprego de um fotômetro solar CIMEL e de produtos atmosféricos MODIS. Os resultados demonstraram que os dados MODIS são aplicáveis na conversão de dados orbitais para valores de FRBs.

The evolutions of the geomagnetic Dst and auroral indices AU, AL, AE were examined in relation to interplanetary parameters for thirteen severe storms (Dst change exceeding 250 nT) during 1980-2003. Dst changes occurred every time Bz component of interplanetary magnetic field B turned negative. Among the auroral indices, changes in AU (representing an eastward auroral electrojet) were generally much smaller than changes in AL (representing a westward auroral electrojet), and both started increasing almost simultaneously with increases of interplanetary magnetic field B, even though its Bz component may not have turned negative. Hence AU and AL changes may precede Dst changes by a few hours and could have a prediction potential. AU and AL changes were not correlated well with each other; their inter-correlation was almost zero. Whenever Bz was negative, AL indices were invariably high, but the reverse was not true. Large AL changes could occur even when Bz was not negative (or even when positive). AL values showed many peaks during the storm and these were not invariably related to Bz changes. Successive AL peaks had separations in a wide range of 40-160 minutes. Spectral analysis of hourly values showed frequent periodicities around 2-4 hours, 6 hours, and 8-9 hours.

The evolutions of the Ground Level Enhancements (GLEs) of Oct. 28, 2003 (the famous Halloween event) and the subsequent Jan. 20, 2005 (a verylarge event in the declining phase of cycle 23) were examined. It was noticed that the Oct. 28, 2003 GLE was a very small one, in contrast to the large CR Forbush decreases and geomagnetic Dst storms that occurred the next day, on Oct. 29, 2003. These may not have the same origins. Hence, three more events were also studied, namely the largest GLE 5 of Feb. 23, 1956 (meager data), the second largest GLE 42 of Sep. 29, 1989, and the fourth largest GLE 45 of Oct. 24, 1989 (comparable to GLE 69, the third largest GLE of Jan. 20, 2005). For each, the plots of few-minute and/or hourly values as also the latitude-longitude distributions of the GLE magnitudes (percentage increases) were examined. It was noticed that at similar mid-latitudes, locations at different longitudes showed different latitude distributions of the magnitudes, indicating that events had longitudinal anisotropies, more in some events, less in others. Thus, the present paper illustrates a simple way of detecting anisotropies qualitatively. Only the maximum enhancement magnitudes were used, irrespective of the phases (maxima occurring at different times at different locations). If simultaneous magnitudes are used as these occurred at specific UTs in succession, more details could be studied such as changes in the characteristics (spectra etc., or multiple populations) of the incoming particles, as is done in sophisticated analyses. The present approach may be considered as a first look at a complex phenomenon.

Monitoring the volume and heat transports around the world oceans is of fundamental importance in the study of the climate system, its variability, and possible changes. The application of an Oceanic General Circulation Model for climatic studies needs that its dynamic and thermodynamic fields are in equilibrium. The time spent by the model to reach this equilibrium is called spin-up time. This work presents some results obtained from the application of the Modular Ocean Model version 4.0 initialized with temperature, salinity, velocity and sea surface height data already in equilibrium from an ocean data assimilation experiment conducted by Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL). The use of this dataset as initial condition aimed to diminish the spin-up time of the oceanic model. The model was integrated for seven years. Volume and heat transports in different sections around the world oceans showed to be in good agreement with the literature. The results showed a well defined seasonal cycle starting at the second integration year, also some important dynamic and thermodynamic aspects of the Global Ocean Circulation, as the great conveyor belt, are well reproduced. The obtained results could constitute an important data source to be used as initial and boundary conditions in regional ocean model experiments as well as for long integration runs in order to study oceanic climate variability.

Propriedades acústicas (velocidade de propagação de ondas e coeficiente de atenuação) de sedimentos marinhos, coletados por testemunhos de sondagem, foram correlacionadas à granulometria. Um sistema de medição destas propriedades, utilizando 2,25 MHz como freqüência nominal dos transdutores, foi montado em laboratório. Foram realizadas aproximadamente 2.550 medições acústicas ao longo de 9 testemunhos, totalizando 12 m de sedimentos. Os resultados obtidos permitiram construir perfis de velocidade da onda compressional (Vp) e diagramas em 3D do coeficiente de atenuação, em função da freqüência. Interfaces entre as camadas de sedimentos foram identificadas nos perfis de velocidade. Nas areias médias foram medidos os maiores valores de Vp (1.752 m/s), enquanto que os menores valores foram registrados na lama arenosa (1.492 m/s) e na lama consolidada (1.498 m/s), indicando uma tendência de aumento da Vp relacionada a um aumento da granulometria. Os maiores valores do coeficiente de atenuação, utilizando como referência a freqüência de 1,6 MHz, foram encontrados nas areias lamosas e nas lamas arenosas (1.750 e 1.550 dB/m, respectivamente). As areias finas e a lama fluida registraram os menores valores de atenuação: 400 e 500 dB/m, respectivamente.Estes resultados indicam que sedimentos coesivos compostos por misturas heterogêneas, têm valores mais elevados de atenuação.

Existem diferentes aspectos que devem ser considerados na modelagem numérica dos campos de onda conectados com reservatórios delgados em subsuperfície. Este trabalho descreve os processos de propagação das ondas sísmicas a partir do sistema das equações de Lamé. Os resultados obtidos são ascomponentes horizontal e vertical do deslocamento, importantes para a análise do levantamento sísmico multicomponente. A fim de proporcionar resultados mais próximos do experimento real, na formulação matemática do problema usamos uma fonte enterrada, do tipo centro de expansão. A solução do problema, construído no domínio espectral a partir das transformadas de Laplace temporal e de Fourier-Bessel espacial, é estudada em detalhes para provar sua aplicabilidade na solução de problemas dinâmicos diretos e inversos da sísmica. Neste caso uma atenção especial é dada à análise da influência da parte real do parâmetro de Laplace nasolução do problema direto, utilizada para a construção de sismogramas multicomponentes sintéticos. Neste artigo, também, discutimos os aspectos computacionais do esquema proposto e realizamos várias análises dos campos das ondas registrados. Os resultados alcançados demonstraram o potencial do método para auxiliarno processo de caracterização de reservatórios delgados em comparação com os métodos potenciais, de raio e de diferenças finitas.

A variabilidade do nível da água no baixo estuário do rio Paraíba do Sul foi estudada para avaliar os efeitos da co-oscilação da maré astronômica, descarga fluvial e de eventos meteorológicos. Dados de nível da água foram registrados em intervalos horários para o período entre outubro de 2000 até fevereiro de 2003 em uma estação localizada próximo à desembocadura do estuário. Foi observado que durante os eventos de descarga fluvial baixa os níveis de água do estuário oscilam principalmente em função da co-oscilação da maré astronômica e eventualmente por marés meteorológicas. Durante períodos de descarga fluvial alta o nível da água de preamar no baixo estuário é dominado pela co-oscilação, enquanto que nas baixa-mares é influenciado pela descarga fluvial. Em períodos de descarga fluvial muito alta o estuário passa a receber a influência tanto da descarga fluvial quanto da maré astronômica nas oscilações do nível. Em períodos de baixa descarga quase não houve modificação na onda de maré, sendo observada pequena assimetria no sentido de vazante. Ainda em baixa descarga, eventos de maré meteorológica produzem distorções e assimetrias, com o tempo de subida menor que o de descida, gerando correntes mais fortes no sentido de enchente. Contudo, isto não pôde ser confirmado com a relação de fase entre M2 e M4, que sugeriu domínio de vazante. A descarga fluvial alta causou fortes distorções na onda de maré em períodos de quadratura e uma atenuação considerável nas amplitudes tanto de sizígia como de quadratura, com assimetrias no sentido de vazante corroboradas pela relação de fase entre M2 e M4.

Uma maneira de incorporar a incerteza das medidas de campo e a variabilidade espacial nas propriedades hidráulicas de aqüíferos é estabelecer distribuições de probabilidade para os parâmetros físicos do meio. As propriedades estatísticas do potencial hidráulico são então determinadas pela solução numérica das equações diferenciais estocásticas que regem o regime de escoamento no aqüífero. Neste trabalho descrevemos a utilização de dois métodos de elementos finitos estocásticos (o método de Monte Carlo e o método da Colocação) para estimar a média e a variância do potencial hidráulico para fluxo saturado em meio estatisticamente heterogêneo, supondo que o coeficiente de transmissividade hidráulica é descrito por um processo lognormal. Um dos fatores decisivos na precisão numérica dos métodos é o comprimento de correlação associado à transmissividade. Discutimos também algumas configurações de baterias de extração que foram recentemente propostas para uma exploração adequada do aqüífero Recôncavo na bacia do rio Capivara (Bahia, Brasil), comparando dois modelos clássicos e introduzindo a aleatoriedade da transmissividade em um dos arranjos de poços que foram propostos.

O presente trabalho de pesquisa apresenta uma aplicação da relação de Poisson que pode ser utilizada em dados de magnetometria e gradiometria gravimétrica utilizando o exemplo na mesma região. A razão entre o contraste de suscetibilidade e o contraste de densidade (mapa litogeofísico) pode ser calculada. Como um teste destas técnicas, aplicamos esta relação nos dados de magnetometria e gradiometria gravimétrica 3D-FTG coletados na área do Baú-Gandarela no Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brasil. A idéia principal foi estabelecer prioridades para prospecção de hematita na região supracitada. O mapa litogeofísico produzido mostra as regiões onde já existe uma mina de hematita e estabelece áreas para prospecção do minério.