Resumo em Português:
Medidas de potencial elétrico espontâneo (PE) foram realizadas no interior de poços e na superfície da terra, ao longo de seções transversais, em aqüíferos fissurais em rochas cristalinas do Estado da Bahia. Estas medidas revelam a presença de fortes anomalias de PE relacionadas à movimentação da água subterrânea. Com base em um modelo geométrico-hidráulico simplificado para um aqüífero freático, numa estrutura essencialmente bi-dimensional, e usando as equações básicas para os acoplamentos de fluxos de fluidos (ou de calor) e de concentração iônica, é mostrado que os efeitos eletrocinéticos desenvolvidos ao longo das paredes das fraturas podem produzir anomalias de PE comparáveis àquelas observadas no campo. Por outro lado, as estimativas obtidas para os acoplamentos associados aos efeitos eletroquímico e termo-elétrico são bem menores do que os estimados para o efeito eletrocinético, o que sugere que este último constitui a fonte dominante das anomalias de PE observadas em zonas fraturadas de rochas cristalinas. Com base neste resultado, foi feita a interpretação integrada de seções de resistividade aparente e perfis de PE de campo. Nesta interpretação, ficou evidenciado que o método de PE pode ser usado como uma técnica geofísica complementar ao método de eletro-resistividade na distinção de áreas com permeabilidade relativamente alta no interior de aqüíferos com porosidade fissural.Resumo em Inglês:
Self-potential electric (SP) measurements made in wells and at the surface along traverses crossing aquifers in fractured crystalline rocks in the state of Bahia, Brazil, revealed the presence of strong anomalies related to groundwater movements. By considering a simple geometric-hydraulic model for a phreatic aquifer, in an essentially 2-D structure, and using basic equations for ionic concentration and fluid (or heat) coupled flows, it was found that electrokinetic effects developed along fracture walls can produce anomalies of amplitude comparable to those observed in the field. Estimates obtained for other coupled processes, such as the electrochemical and the thermo-electric effects, suggest that the electrokinetic effect is the most important component for setting up SP currents in fractured zones of crystalline rocks. Based on this result, a joint interpretation of pseudoresistivity sections and SP profiles was performed and the results show that the SP method can be used as a complementary geophysical technique to the resistivity method, allowing to distinguish areas of relative high permeability within fractured rocks.Resumo em Português:
Para se corrigir a refração troposférica, que consiste em uma das principais fontes de erro que afetam as observações do Sistema de Posicionamento Global (GPS), usam-se modelos troposféricos e funções de mapeamento que estimam o valor do atraso nos sinais GPS provocado por esta refração. Tais modelos foram desenvolvidos usando dados meteorológicos coletados predominantemente no hemisfério norte. Este artigo apresenta um estudo comparativo sobre o efeito, no posicionamento geodésico com o GPS, provocado por modelos troposféricos, mais precisamente os de Saastamoinen, Hopfield e Ifadis, combinados às funções de mapeamento de Ifadis, Hopfield, Saastamoinen, Herring e Lanyi. Dados GPS coletados pela Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo de Sistema GPS (RBMC) foram utilizados. As estações da RBMC estão distribuídas de modo que cada uma das regiões geográficas do Brasil tenha pelo menos uma delas. Visto que também a RBMC cobre as cinco regiões climáticas do país, foram estabelecidas três linhas de base configuradas de acordo com a região climática em que se localizam, tendo cada uma dessas bases características específicas quanto ao seu comprimento, variação altimétrica, dentre outras. Os dados GPS utilizados correspondem a quatro diferentes épocas do ano de 1997, e foram tratados com o programa DIPOP, de posicionamento diferencial. A análise do resultado do processamento indica uma maior homogeneidade com a utilização das funções de mapeamento de Ifadis, Herring e Lanyi independentemente dos modelos.Resumo em Inglês:
The tropospheric refraction is one of the major biases affecting GPS observations. It is dealt with by means of tropospheric models and mapping functions, which allow the computation of corrections to be added to the original measurements. Tropospheric models and mapping functions have been developed based upon data collected by stations mostly located in the Northern Hemisphere. This paper presents a comparative study on the effect of using combinations among models and mapping functions on geodetic positioning with GPS. GPS data collected by the Brazilian RBMC network have been used in this study. This network is composed of 9 permanent GPS tracking stations, which are distributed in such a way that every geographic region has at least one of them. This distribution also allowed a station to be located in every one of the Brazilian climate regions. This fact allowed the development of a comparative study on the behaviour of some tropospheric models, such as Saastamoinen, Hopfield and Ifadis, and the mapping functions Ifadis, Hopfield, Saastamoinen, Herring and Lanyi, using RBMC data. The study was based on 3 baselines in which the solutions, for each component, were analysed by means of comparison with SIRGAS values (South American Geocentric Reference System). Results indicate that the best performance was achieved using Ifadis, Herring and Lanyi mapping functions.Resumo em Português:
A região do Vale do Cariri, entre os estados do Ceará, Paraíba e Pernambuco, engloba as principais bacias interiores cretácicas do Nordeste do Brasil (bacias do Araripe, Rio do Peixe, Iguatu e Lima Campos, entre outras). Atualmente esta região apresenta uma considerável cobertura de estações gravimétricas, pertencente aos acervos de dados geofísicos do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e do Observatório Nacional (ON). Com a finalidade de melhorar a distribuição de estações gravimétricas atualmente disponíveis, o Laboratório de Geofísica de Prospecção e Sensoriamento Remoto (LGPSR / UFC) executou um levantamento complementar em parceira com a Divisão de Geociências do IBGE, que permitiu uma modelagem gravimétrica tridimensional destas bacias rifte. Um procedimento de interpretação iterativa 3-D foi aplicado às anomalias gravimétricas da região do Vale do Cariri. Os modelos geofísicos resultantes forneceram estimativas aproximadas para o arcabouço geométrico das coberturas sedimentares, muito condizentes com informações de furos de sondagem e modelagens geofísicas prévias. A arquitetura interna das bacias em apreço, reveladas pelo processo interpretativo, confirma o forte controle estrutural exercido pelas zonas de fraqueza crustais preexistentes. Tal fato reforça a hipótese de reativação das extensas zonas de cisalhamento neoproterozóicas durante a implantação do rifteamento mesozóico responsável pela ruptura do paleo-continente Gonduana, com a separação América do Sul - África e abertura do Oceano Atlântico.Resumo em Inglês:
An inversion method for three-dimensional modeling of gravity anomalies has been applied in the main intracratonic basins of Northeastern Brazil. These NE trending sedimentary basins of Cretaceous age are located in the Cariri Valley, in Ceará, Paraíba, and Pernambuco states, NE Brazil. The gravity stations database was obtained by several geophysical surveys carried out by Brazilian universities and geological government agencies. A complementary gravity survey was conducted by the "Laboratório de Geofísica de Prospecção e Sensoriamento Remoto" (LGPSR) of Ceará State University and "Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística" (IBGE) to improve the distribution of gravity stations in the study area. The iterative interpretation technique was applied to the gravity anomalies of the Cariri Valley, which resulted in reliable estimates of the internal geometry of the rift basins. The gravity models indicate a strong structural control of pre-existing upper crustal weakness zones in the development of the graben architecture of the basins. This provides additional arguments to the hypothesis of extensive Neoproterozoic shear zone reactivation during the Mesozoic rifting process, whose evolution resulted in the South America - Africa separation and the opening of the Atlantic Ocean.Resumo em Português:
Foram integrados dados de gravimetria marinha convencional com aqueles derivados de altimetria por satélite na região do Atlântico Sul entre as coordenadas 65/25º W e 25/40º S. Esta região inclui, entre outras feições fisiográficas e tectônicas, o sul do Platô de São Paulo, a Elevação do Rio Grande, a Bacia de Pelotas e o Cone do Rio Grande. Utilizando a colocação por mínimos quadrados, a anomalia ar-livre e a altura geoidal foram representadas na forma de modelos digitais com resolução nominal de 10'. Os dados de gravimetria convencional foram obtidos, em sua maioria, do banco de dados GEODAS atualizado até 1995 e os de altimetria por satélite são provenientes de um ano de rastreio da missão GEOSAT/Exact Repeat Mission. A representação das anomalias ar-livre feita neste trabalho foi comparada com duas outras representações recentes, que foram feitas baseadas somente em dados de altimetria por satélite de diferentes missões. Os resultados indicam que a metodologia empregada no presente estudo produz representações do campo de gravidade para a região oceânica isentas de ruídos de alta freqüência, uma característica comum em estimativas do campo que utilizam somente dados de altimetria por satélite. Além disso, a integração de dados de gravimetria convencional permite estimar melhor o campo gravitacional em regiões com lâmina de água menor do que 1.000 m, e nas margens continentais, onde os dados de altimetria por satélite não são confiáveis. Como exemplo da potencialidade das representações das anomalias ar-livre e alturas geoidais obtidas, foi efetuada uma primeira análise qualitativa das principais anomalias com uma breve discussão do significado tectônico e implicações dinâmicas na evolução deste segmento sul da margem continental brasileira e litosfera oceânica adjacente.Resumo em Inglês:
Conventional shipborne gravity data were integrated with gravity data derived from satellite altimetry over a region in the South Atlantic Ocean situated between 65/25ºW and 25/40ºS. This region includes physiographic and tectonic features such as part of the São Paulo Plateau, the Rio Grande Rise, the Pelotas Basin and the Rio Grande Fan. Least squares collocation was used in order to obtain free-air anomaly and geoid height models, with nominal resolution of 10'. Shipborne gravity data was mostly obtained from GEODAS data bank updated until 1995 and the satellite derived gravity data were measured during one year of GEOSAT/Exact Repeat Mission. The present free-air anomaly model was compared with two other recent models derived from different satellite altimetry missions. The methodology used in the present study produces noise-free gravity field models for the oceans in contrast with models based solely on satellite altimetry. Apart from this result, the integration of conventional marine gravity data is fundamental on improving the gravity field in regions of water depth shallower than 1,000 m, such as over the continental margins, where satellite data are not reliable. As an example of the potentiality of the obtained free-air and geoid anomalies, a preliminary qualitative analysis of their tectonic significance is presented with emphasis on the dynamical implications on the evolution of the southern segment of the Brazilian continental margin and adjoining oceanic lithosphere.Resumo em Português:
Os efeitos de re-emissão térmica associados à radiação IR da Terra atuante em satélites artificiais, explicam grande parte do decaimento orbital residual observado em satélites de alta altitude. Neste trabalho, propõe-se um modelo térmico otimizado que apresenta o efeito térmico total como a soma dos efeitos Inverno-Verão e Noite-Dia "generalizado". Além disso, este trabalho procura mostrar que um modelo unificado deve levar em consideração o termo sen teta' (onde teta' é a colatitude da fonte de energia térmica) para a componente noite-dia da força térmica e o termo cos teta' para a componente inverno-verão da força térmica. Estes termos estão associados à variações de temperatura na superfície do satélite devidas ao seu movimento ao redor da fonte de energia térmica e permitem a aplicação simultânea dessas duas forças, resultando em uma força térmica total unificada que possue duas componentes: a força Inverno-Verão, na direção do eixo de spin do satélite (z), e a força Noite-Dia generalizada, no plano equatorial do satélite (xy). Neste trabalho, as forças de re-emissão térmica são aplicadas à um satélite-teste (parâmetros baseados em dados do satélite LAGEOS) de forma a se obter a perturbação resultante em termos da aceleração transversal média, para o efeito noite-dia, <S> = -3,46 x 10-13 ms-2, e para o efeito inverno-verão, <S> = -2,85 x 10-12 ms-2, que leva à um decaimento orbital residual de aproximadamente 1.08 mmd-1. Finalmente, são analisados o comportamento das acelerações radial e transversal médias, e do ângulo de atraso, como uma função da altitude do satélite, e é obtida uma "lei de seleção" que associa o efeito térmico máximo ao raio e a altitude do satélite.Resumo em Inglês:
Thermal force effects due to the Earth infrared radiation acting on artificial satellites can explain most of the residual orbit decay observed on high altitude satellites. In this work, we propose an improved thermal model that presents the total thermal effect as a sum of the summer-winter and the "generalized" day-night effects. We show that a unified model may take into account the sin theta' term (where theta' is the co-latitude of the thermal energy source) for the day-night force component and the cos theta' term for the summer-winter force component. These terms are associated with temperature variations on the satellite's surface due to its movement around the thermal energy source and allow the simultaneous application of these two forces resulting in a unified total thermal force that has two components: the Summer-Winter force, in the satellite spin axis direction (z), and the generalized Day-Night force, in the satellite equatorial plane (xy). We calculate the along-track accelerations for a test-satellite (parameters based on the LAGEOS satellite data) and obtain the average along-track acceleration <S> = -3.46 x 10-13 ms-2, for the day-night effect, and <S> = -2.85 x 10-12 ms-2, for the summer-winter effect, that leads to a residual orbit decay of nearly 1.08 mmd-1. Finally, we analyze the behavior of the average radial and along-track accelerations, and the thermal lag angle, as a function of the satellite's altitude, and show that there is a "selective law" that associates the maximum thermal effect to the radius and altitude of the satellite, and control the satellite orbit decay.Resumo em Português:
No dia 12/12/92, durante o experimento de campo TOGA-COARE (Tropical Ocean Global Atmosphere-Coupled Ocean-Atmosphere Response Experiment) uma missão foi efetuada, detectando uma região de convecção a NE da zona chamada de "Intensive Flux Array " (IFA: 1ºN-4ºS, 151-158ºE). Essa região caracterizava-se por apresentar uma circulação ciclônica nos baixos níveis e um fluxo divergente de NE em altitude, caracterizando a atividade convectiva do sistema. A análise das imagens no canal infravermelho do satélite GMS-4 indicava uma discreta propagação do sistema em direção a sudoeste. Os dois aviões WP-3D da "National Oceanic and Atmospheric Administration" (NOAA), utilizando a técnica de varredura FAST (Fore/Aft Scanning Technique), descreveram trajetórias paralelas coordenadas, primeiramente ao longo da linha convectiva e em seguida dentro da região estratiforme do sistema. Os dados de radares Doppler coletados durante essa missão mostravam a existência de células convectivas moderadas, localizadas dentro de uma área de precipitação estratiforme, e células convectivas mais intensas localizadas a sudoeste do sistema. A combinação das porções paralelas das trajetórias de cada avião foi utilizada para restituir o campo de vento 3D, usando a técnica variacional EODD (Extended Overdetermined Dual-Doppler). O campo de vento 3D, derivado dos dados de radar, serviu para estudar as características do sistema observado e para examinar a estrutura dos transportes de quantidade de movimento operado pelo sistema. A estrutura cinemática do sistema mostrou características clássicas, com um fluxo ascendente na frente do sistema que transporta o ar das camadas inferiores para o alto e um fluxo descendente atrás da linha convectiva. Os resultados para os transportes de quantidade de movimento também mostraram características similares a outros casos estudados anteriormente, tais como: (i) o transporte vertical de quantidade de movimento horizontal perpendicular à linha convectiva é amplificador do gradiente, resultando no aumento do seu cisalhamento vertical; (ii) para a componente paralela (v), a divergência vertical do fluxo v reduziu o seu cisalhamento vertical, gerando um transporte redutor do gradiente.Resumo em Inglês:
On December 12 1992, during TOGA-COARE (Tropical Ocean Global Atmosphere - Coupled Ocean-Atmosphere Response Experiment), enhanced convection was observed in the northeast of the COARE Intensive Flux Array (IFA: 1ºN-4ºS, 151-158ºE), occurring in a broad cyclonic flow at low levels and divergent northeasterly flow at upper levels. Satellite IR (Infra Red) pictures revealed scattered Class 2/3 convection, and indicated a discrete propagation toward southwest. Radar observations from two NOAA WP-3D aircrafts showed moderated convective cells, located in a stratiform precipitation region, and stronger convective cells in the southwest part of the system. During the two-plane mission, several "quad-Doppler" observations were obtained from the four-pattern legs described by each aircraft, first along the convective line and after in the stratiform part of the system. Combination of parallel portions of these aircraft flight tracks was made to synthesize the 3D wind fields, using the Extended Overdetermined Dual-Doppler technique (EODD). These radar-derived wind fields serve to highlight the main characteristics of the observed system and to examine the momentum transports occuring in the system. The derived airflow structure shows classical characteristics, with an updraft flow in front of the system transporting low-level air to high levels and a downdraft airflow in the rear. The results to the momentum transports reveals that this system presents similar features of previously observed ones, such as: (i) the vertical transport of horizontal momentum normal to the convective line is countergradient resulting in a increase of its vertical shear; (ii) the vertical transport of line-parallel wind (v) is downgradient because the vertical divergence of the vertical v-momentum flux decreases the v-shear.Resumo em Português:
A atmosfera não contém ondas acústicas na aproximação hidrostática. Entre outras ondas, as ondas de Lamb, que se propagam horizontalmente, são as mais rápidas. A velocidade delas é comparável a do som. O valor exato da velocidade depende da escolha do estado básico da atmosfera usado para a linearização das equações hidrotermodinâmicas. Às condições reais da troposfera da Terra corresponde o estado com a estratificação térmica politrópica. A temperatura deste estado decresce em relação a altura a uma taxa de variação constante gama. Supomos que toda a atmosfera tenha uma estratificação politrópica, ou seja, verticalmente finita. Supomos também que a estratificação seja estaticamente estável <img SRC="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e6.gif" ALIGN="MIDDLE" ALT="n23a7e6.gif (472 bytes)">ou neutra <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e2.gif" ALIGN="MIDDLE" ALT="n23a7e2.gif (288 bytes)">. O perfil vertical das autofunções é expresso, no modelo politrópico, através das funções de Bessel. Por isso, a equação de dispersão que determina os autovalores do problema e, como conseqüência, o espectro das oscilações da atmosfera, é transcendente. A solução mínima desta equação, isto é, gama o autovalor mínimo corresponde à velocidade máxima de propagação de desvios (velocidade da frente). Quando <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e3.gif" ALT="n23a7e3.gif (238 bytes)" align="absmiddle">o autovalor mínimo pode ser encontrado facilmente com a ajuda do desenvolvimento da solução em série de potências da pequena diferença <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e4.gif" ALT="n23a7e4.gif (208 bytes)" align="middle">. É mostrado que uma fórmula analítica simples, obtida mantendo-se na série só os dois primeiros termos, fornece uma boa aproximação não somente para este caso, como também para o caso oposto quando gama=0. Uma comparação dos cálculos obtidos pela fórmula analítica e, numericamente, pela equação de dispersão completa mostra uma alta precisão da fórmula em todo o intervalo <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e5.gif" ALT="n23a7e5.gif (348 bytes)" align="middle">.Resumo em Inglês:
There are no acoustic waves in a hydrostatic model of the atmosphere. Among the other waves, the most fast ones are the Lamb waves that propagate horizontally. Their speed is comparable with the speed of sound. Its exact value depends on the choice of the basic state of the atmosphere which is used to linearize the hydrothermodynamic equations. It is a state with a polytropic stratification where the temperature decreases linearly with altitude at a constant lapse-rate gamma that corresponds to the actual conditions of the Earth's troposphere. It is assumed that all the atmosphere has a politropic stratification, i.e., it is finite with altitude because gamma >0. We suppose also that the stratification is statically stable <img SRC="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e6.gif" ALIGN="MIDDLE" ALT="n23a7e6.gif (472 bytes)">or neutral <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e7.gif" ALIGN="MIDDLE" ALT="n23a7e7.gif (287 bytes)">. The vertical profile of the eigenmodes in the polytropic model is described with the help of the Bessel functions. Therefore, the dispersion equation that determines the eigenvalues of the problem, and consequently an oscillation spectrum, is transcendental. The highest propagation speed (the front speed) corresponds to the minimum solution of this equation, i.e., the minimum eigenvalue. When <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e8.gif" ALT="n23a7e8.gif (230 bytes)" align="middle">, the minimum eigenvalue can be calculated using the development of the solution into the series by powers of the small difference <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e9.gif" ALT="n23a7e9.gif (203 bytes)" align="middle">. It is proved that a simple analytical formula, obtained by keeping in the series only the two first terms, gives a good approximation not only of this limit but of the opposite limit when gamma=0 , too. A comparison of the results obtained by the analytical formula and using the complete dispersion equation shows a good precision of the formula in the whole range of <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e10.gif" ALT="n23a7e10.gif (269 bytes)">.Resumo em Português:
A possibilidade do clima de Belo Horizonte estar sendo afetado pelo comportamento do Oceano Pacífico tropical motivou a investigação que deu origem a este trabalho. Por este motivo, apresentamos análises estatísticas, não apenas do comportamento pontual médio mensal das variáveis atmosféricas em Belo Horizonte - MG (Brasil), como também da temperatura da superfície do mar nas regiões do Pacífico tropical, para um período de 30 anos. A análise de correspondência que usamos é uma técnica para a exibição de linhas e colunas de uma matriz de dados, como uma tabela de contingência, como pontos de um espaço vetorial dual com poucas dimensões. Procedemos a análise de dados temporais atmosféricos e oceânicos através de séries mensais de 30 anos (1960-1989), de variáveis mensuradas na cidade de Belo Horizonte - MG e no Pacífico tropical. A amostra foi submetida a tratamentos estatísticos visando a determinação de classes que poderiam nos auxiliar na extração de algumas informações embutidas nos dados brutos em estudo. Sem perda de generalidades, assegurou-se, neste procedimento, a não descaracterização das variáveis por meio do conhecimento dos fenômenos, tanto endógenos quanto exógenos, associados aos processos climatológicos envolvidos neste ensaio.Resumo em Inglês:
The possibility of the climate in Belo Horizonte to have been affected by the sea surface behavior over the tropical Pacific has initially motivated the investigation undergone in this paper. Therefore, it presents an statistical analysis of the average monthly behavior of both the atmospheric punctual variables in Belo Horizonte - MG (Brazil), and the sea surface temperature of the central and eastern tropical Pacific for a period of 30 years. We use the correspondence analysis that is a technique for exhibition columns (variables) and rows (observations) of a data matrix, like contingence table, as points in a dual vectorial space with a reduction of the dimension. The variables have been submitted to statistical treatments to seek for the determination of classes that could be helping us to extract some of the information inlaid in the coarse data under study. Without the loss of generalities, with this procedure, the analysis assures that they will not suffer non-characterization, when we take into account the cognizance of the phenomena, such as endogenous and exogenous properties, associated with the climatic process involved in this essay.