Resumo em Português:

Uma importante causa da anisotropia elástica em materiais geológicos é a estratificação em camadas menores do que o comprimento de onda. Quando os parâmetros da estratificação são conhecidos, os "parâmetros efetivos" do material composto pode ser derivado dos parâmetros dos elementos constituintes. No caso da estratificação ser periódica, com períodos menores do que o comprimento de onda, o material composto pode ser substituído por um meio homogêneo. A maneira para se obter estas condições é através da reformulação da Lei de Hooke. Primeiramente, os seis componentes de esforço e deformação, que variam entre os elementos constituintes, são expressos em termos dos seis componentes, que são constantes em toda a camada, em virtude da condição de continuidade. Em seguida, o componentes efetivos do esforço e deformação são determinados através de média aritmética ponderada pela espessura de cada componente dos elementos constituintes. Por fim, a forma usual da Lei de Hooke (esforço em função da deformação) é restabelecida. Este procedimento pode ser aplicado a elementos constituintes de qualquer tipo. Em aplicações sísmicas, as camadas isotrópicas são as mais importantes estratificações encontradas. Existem duas importantes situações que permitem uma simplificação do problema: (i) quando todos os elementos constituintes tiverem a mesma rigidez de cizalhamento, pode-se utilizar um meio homogêneo; (ii) quando todos os elementos constituintes tiverem a mesma razão de Poisson, a propagação de onda em um relativamente amplo cone ao redor do eixo de simetria não é distinguível da propagação de onda em um meio isotrópico.

Resumo em Inglês:

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.

Resumo em Português:

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.

Resumo em Inglês:

Several independent gravity surveys were integrated to produce a gravity map of the northernmost portion of Northeast Brazil and its continental margin. At present, 37,435 gravity measure-ments were used (11,814 in land and 25,621 in sea), covering the area limited by longitudes 33° 30' W and 43° W and latitudes 2° 55' S and 7° 30' S, with an approximate density of 1 gravity station per 13 km2. The area has about 1,000 km (west-east direction) by 500 km (north-south direction) and covers the portion of the Borborema Province located north of the Patos Lineament, the easternmost portion of the Parnaíba basin, and the adjacent continental margin. The dominant long wavelength anomaly in the Bouguer anomaly map is an expressive gradient, grossly parallel to the continental margin, caused by the Moho uplift in the transition from the continental crust to the oceanic crust originated by the separation between South America and Africa. Medium to small wavelength anomalies are due to intracrustal heterogeneities such as different Precambrian crustal blocks, Brasiliano-age granites and Mesozoic sedimentary basins. Based on a flexural model for isostasy, a preliminar estimate was obtained of the relief of the crust-mantle interface using the topographic/bathymetric data. It was possible to delineate a zone of crustal thinning associated to the Cariri-Potiguar trend of Mesozoic intracontinental rift basins. Around the eastern border of the Parnaíba basin, a zone of relatively thick crust was also identified, possibly representing a collision suture during the Brasiliano Cycle. The isostatic residual anomaly map displays a complex pattern of anomalies, some of them implying expressive lateral density changes possibly associated with lithospheric scale shear zones and terrane sutures which make up the structural framework of the Borborema Province.

Resumo em Português:

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.

Resumo em Inglês:

In this work a theoretical model has been developed to simulate the natural gamma-ray spectrometry responses in random media. The transport of gamma-rays is simulated by the finite-element method (FEM) for the scalar flux derived from the P1 approximation of the Boltzmann transport equation for radially symmetric media. The spectral response concerned with the random distributions of potassium-40, uranium-238 and thorium-232 enables us to determine the concentrations by weight of these nuclides using the Monte Carlo method. The physical parameters of the formations, i.e., diffusion coefficient and total and scattering cross-sections, are determinated by Klein-Nishina distributions and multiple linear regression of the experimental data. This method is used to generate synthetic well logs and also shows the usefulness of the FEM technique in extracting important information from the nuclear logs run in a complex geological environment.

Resumo em Português:

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).

Resumo em Inglês:

The aim of this work was to use an Iterative Regression Analysis Method for the determination of periodicities in geophysical time series. This method gives, for every identified sine function, its three parameters and their standard deviation due to measurement errors and to the presence of adjustment residues. This feature allows to select the most important periodicities with higher amplitude/deviation ratio. The method described was applied to the analysis of the main periodicities in time series of atmospheric cosmonuclides (atmospheric carbon 14 and beryllium 10 of ice cores from Greenland and Antarctica), mean surface temperatures and indicators of atmospheric volcanic dust. During the time interval of these series, the periodicities found were compared from the point of view of possible causal associations between such phenomena as solar activity, cosmonuclide concentrations in the terrestrial atmosphere, atmospheric circulation, temperatures of the air and volcanic dust in the atmosphere.

Resumo em Português:

Uma visão geral sobre alternativas para modelagem é apresentada. O trabalho é destinado a prover uma orientação geral sobre o assunto para iniciantes e usuários deste campo. O problema de modelagem da atmosfera superior é apresentado bem como as tendências básicas seguidas para resolver as equações empregadas para este propósito. Mostra-se que, de acordo com estas tendências, os métodos podem ser classificados em analíticos-empíricos, de transformadas integrais e numéricos. O essencial dessas três categorias é discutido e comentado. Uma consideração breve da evolução histórica delas foi também incluída. Esta permite ao leitor observar que, a despeito da presente sofisticação, os fundamentos sobre os quais os métodos baseiam-se, permanecem inalterados.

Resumo em Inglês:

An overview is presented on modeling alternatives. The work is devoted to provide a general orientation on the subject to novices and non-specialists in the field. The problem of upper atmosphere modeling is presented as well as the basic trends followed to solve the equations employed for this purpose. It is shown that according to these trends the methods can be classified as analytical-empirical, integral transform and numerical. The essentials of these three categories are discussed and commented upon. A brief account of their historical evolution is also included. It allows the reader to observe that, in spite of the present sophistication, the foundations on which the methods are grounded remain unchanged.

Resumo em Português:

Um modelo físico é estabelecido para simular a reflectância planetária de diferentes alvos de uma região do nordeste do Brasil. O modelo simula o sinal detectado por um sensor como uma função de sucessivas ordens de interação da radiação solar com o sistema terra-atmosfera. Uma precisa expressão analítica é estabelecida para determinar a reflectância aparente de uma superfície uniforme isotrópica, incluindo-se os efeitos de absorção de gases e espalhamento molecular e de aerossóis. A atmosfera é considerada como uma mistura de ar e aerossóis. O método "single scattering" é utilizado para determinar a reflectância intrínseca da atmosfera. A parametrização dupla de Henyey-Greenstein é utilizada para representar a função de fase dos aerossóis. Os parâmetros ópticos atmosféricos são obtidos da literatura, exceto a profundidade óptica dos aerossóis que foi avaliada através de dados piranométricos. O modelo é aplicado para simular a reflectância planetária no intervalo espectral de 0,4 a 1,1 <FONT FACE="Symbol">m</font>m e também para simular o sinal detectado nas bandas 1, 2, 3 e 4 do sensor TM do satélite Landsat-5, de áreas caracterizadas espectralmente (água, solo e vegetação). Os resultados mostram que a reflectância da atmosfera é predominante na reflectância planetária para alvos de baixa reflectância, mesmo quando a profundidade óptica dos aerossóis é pequena. No caso de alvos com média reflectância (solo e vegetação), a contribuição da atmosfera é pouco notada, pois a reflectância planetária é predominantemente representada pela reflectância do alvo.

Resumo em Inglês:

A physical model is employed to simulate the planetary reflectance, considering different characteristic targets in a northeastern region of Brazil. The model simulates the signal detected by the sensor in a function of successive orders of interaction of the solar radiation with the earth-atmosphere system. A fairly accurate analytical expression of an uniform surface apparent reflectance is established. In this expression the effects of the gaseous absorption and the scattering by molecules and aerosols are included. The surface is assumed to have an uniform Lambertian reflectance. The atmosphere is considered as a mixture of air and aerosol. The 1st order approximation (single scattering) is used to determine the intrinsic mixture reflectance. For atmospheric aerosols, the two-term Henyey-Greenstein phase function is used. The atmosphere optical parameters (asymmetry factor, single scattering albedo, optical depth) were obtained from the literature, and the aerosol optical depth is evaluated using pyranometer data. The model is applied to simulate the TM signal of channels 1, 2, 3 and 4 of Landsat-5 for characteristic sites (lake, soil and vegetation). The results show that the atmospheric reflectance influence is dominant for low reflectance targets, even in the case of low values of aerosols optical depth. The opposite occurs in the case of medium reflectance targets where the predominant reflectance is that of the target.

Resumo em Português:

Um modelo de biosfera baseado no esquema BATS (Biosphere Atmosphere Transfer Scheme) útil para ser acoplado a um modelo climático simples é descrito. Neste modelo as equações do esquema BATS são adaptadas às formulações dos fluxos de energia do modelo estatístico-dinâmico desenvolvido por Franchito & Rao (Climatic Change, 22: 1-34; 1992). Neste trabalho, o modelo de processos de superfície foi rodado para realizar testes de sensibilidade referentes ao comportamento das variáveis do modelo com respeito a parâmetros prescritos e tipos de vegetação contrastantes, tais como floresta perenifólia e gramíneas. Os resultados mostraram que a temperatura da superfície do solo aumenta com o decréscimo da fração da cobertura vegetal devido à menor absorção do fluxo de radiação solar na superfície em ambos os tipos de vegetação. À medida que a interceptação aumenta a camada de ar na folhagem úmida impede a evaporação de água no solo, de forma que há um aumento da temperatura da superfície do solo. A temperatura da superficie é menor sob a floresta perenifólia do que sob gramíneas baixas devido ao efeito da rugosidade da superfície. No caso de solo seco a energia disponível aumenta quanto maior for a fração de cobertura vegetal pois o fluxo de calor latente aumenta rapidamente enquanto que o fluxo de calor sensível reduz-se mais lentamente. Na situação de solo plenamente abastecido de água, a dependência da energia disponível em relação à interceptação diminui devido ao efeito da evaporação de água à superfície do solo, a qual aumenta o fluxo de calor latente mesmo que a interceptação é pequena ou nula. Um fator <FONT FACE="Symbol">z</font> foi inserido na expressão referente à fração da folhagem coberta pela água interceptada para levar em conta o efeito da parte da vegetação predominantemente porosa. Melhores resultados dos cálculos dos termos componentes da evapotranspiração foram obtidos com menores valores de <FONT FACE="Symbol">z</font>. Contudo, o fluxo total de vapor d’água para a atmosfera não se altera com <FONT FACE="Symbol">z</font>. Foram realizados testes de sensibilidade com respeito ao fator Y, introduzido na expressão do fluxo de vapor d’água para a atmosfera para ajustar a partição da energia disponível em calor sensível e latente. Os resultados mostraram que o fluxo de calor latente (sensível) aumenta (decresce) quanto maior for Y. Embora a variação de Y modifica a razão de Bowen, não há alteração na partição da evapotranspiração em seus termos componentes.

Resumo em Inglês:

A biosphere model based on the Biosphere Atmosphere Transfer Scheme (BATS) suitable for coupling with a simple climate model is described. In this model the equations of BATS are adapted to the energy flux formulations of the statistical-dynamical model developed by Franchito & Rao (Climatic Change, 22:1-34; 1992). In this work the land surface model was run to perfom sensitivity tests regarding the behaviour of the model variables with respect to prescribed model parameters and contrasting vegetation types, such as evergreen broadleaf forest and short grass. The results show that the soil surface temperature increases with the decrease of the fractional area of vegetation cover due to the lower surface solar radiation flux absorption in both types of vegetation. As the water interception increases the wet foliage air layer prevents the evaporation of the soil water, so that there is an increase of the ground surface temperature. The surface temperature is lower in the forest than in the case of short grass due to the surface roughness effect. In the case of dry soil the available energy increases with the increase of the fractional area of vegetation cover because the latent heat flux increases quickly and the sensible heat flux decreases slowly. In the situation of fully wet soil the available energy dependence on the interception is reduced due to the effect of water evaporation at the ground surface that increases the latent heat flux, even if the interception is small or nil. A factor <FONT FACE="Symbol">z</font> is inserted in the expression that gives the fractional area of the leaf canopy cover by water in order to take into account the effect of the part of vegetation predominantly porous. The lower values of <FONT FACE="Symbol">z </font>give better results regarding the component terms of the evapotranspiration. However, the total flux of water vapor to atmosphere does not change with <FONT FACE="Symbol">z</font>. Sensitivity tests are made with respect to the factor Y introduced in the expression of the water vapor flux to the atmosphere in order to adjust the partitioning of the available energy into latent and sensible heat. The results show that the latent (sensible) heat increases (decreases) with the increase in Y. Although the variation of Y modifies the Bowen’s ratio there is no change of the evapotranspiration partitioning into its components.

Resumo em Português:

O inverno de 1995 nas Regiões Sul, Sudeste e Centro Oeste do Brasil foi atípico, pois as temperaturas médias mensais registradas neste período apresentaram grandes desvios positivos e a precipitação ficou abaixo da média. Neste estudo foi feita uma análise dos campos atmosféricos, oceânicos e de superfície com o objetivo de se diagnosticar essas anomalias observadas. Nas anomalias de função de corrente em 200 hPa, foram identificados bloqueios na atmosfera que impediram a penetração de sistemas frontais pelo interior do continente. Foi também identificada uma configuração de "trem de ondas" com circulações anticiclônicas sobre o Pacífico sudeste e sobre a América do Sul. Usando-se séries temporais de anomalias de Temperatura da Superfície do Mar (TSM) observou-se que as áreas 3 (no Oceano Atlântico Sul) e 4 (no Oceano Pacífico Sul) estiveram em oposição de fases. A área 3 apresentou um contínuo resfriamento associado a uma circulação ciclônica em baixos níveis e a área 4 apresentou um aquecimento contínuo associado a uma circulação anticiclônica subtropical.

Resumo em Inglês:

The 1995 winter over south, southeast and central west Brazil was anomalous because monthly mean temperatures recorded in this period showed large positive deviations and the precipitation was below normal. In this study, atmospheric, oceanic and surface analyses were performed. The main goal is to diagnose the observed atmospheric anomalies over Brazil. Streamfunction anomalies at 200 hPa revealed the presence of a blocking atmospheric situation and a wavetrain configuration in july and august depicting an anticyclonic circulation over the Pacific Ocean and South America. The atmospheric pattern blocked the frontal system track which was displaced from the normal path crossing the interior of the continent to the coast region. Time series of Sea Surface Temperature (SST) anomalies in areas 3 (over the South Atlantic Ocean) and 4 (over the South Pacific Ocean) were in opposite phase during the entire period. Area 3 showed a continuous cooling associated with a cyclonic circulation at low levels and area 4 showed a continuous warming associated with a subtropical anticyclonic circulation.