Resumo em Português:

Neste artigo são analisados, utilizando métodos de otimização, vários aspectos da aplicação das transformadas de Laplace temporal e de Fourier-Bessel espacial na solução de problemas inversos dinâmicos da sísmica. Modelos delgados do meio são considerados, como exemplo, para demonstrar que a parte real do parâmetro de Laplace pode ser utilizada como um regularizador nas duas principais etapas de construção da solução do problema inverso: solução do problema direto e combinação da solução teórica do problema direto com os espectros dos traços sísmicos. Isto permite evidenciar que a partir da variação deste parâmetro é possível melhorar as propriedades do funcional de erro, acelerar a convergência do método e obter uma aproximação inicial mais acurada. Além disto, estudou-se a influência do parâmetro de Laplace e dos filtros de suavização no grau de similaridade entre os dois tipos de espectros: calculado usando os sismogramas (considerando a limitação da abertura de observações reais) e obtido com base nas fórmulas analíticas. Os resultados deste estudo possibilitaram o desenvolvimento de procedimentos computacionais, que visam garantir a boa qualidade do cálculo dos espectros discretos, usando para isto as transformadas de Fourier-Bessel e de Laplace.

Resumo em Inglês:

In this article we analyze several aspects of using the temporal Laplace and spatial Fourier-Bessel transforms in the solution of seismic inverse dynamic problems by optimization methods. Considering, as an example, thin layer models of media, we show that the real part of the Laplace parameter can be used as a regularization parameter in two principal stages of the solution of the inverse problem: solution of the direct problem, and combination of the theoretical solution of the direct problem with spectra of seismograms. It is shown that varying this parameter we can improve the properties of the misfit functional, accelerate the convergence of the method, and get a better initial approximation. Besides this, there was studied the influence of the parameter of Laplace and smoothing filters in the degree of similarity between two types of spectra: calculated using the seismograms (considering the limitation of the aperture of real observations) and obtained on basis of the analytical formulas. The results of this study made possible the development of computational proceedings, which aim to guarantee the good quality of the calculation of discrete spectra, using for this the Fourier-Bessel and Laplace transforms.

Resumo em Português:

Neste trabalho foram consideradas questões associadas à solução de problemas dinâmicos diretos e inversos para os modelos elásticos delgados no domínio espectral. A solução de problemas diretos obtém-se usando a transformação do sistema de Lamé completo no domínio espectral bidimensional utilizando a transformada de Laplace com respeito à variável temporal e a transformada de Fourier-Bessel com respeito às variáveis espaciais. Tais transformadas utilizam sismogramas multicomponentes para cálculo dos espectros correspondentes. Uma questão fundamental é a possibilidade de combinação dos espectros, calculados teoricamente e por sismogramas reais. A dificuldade é que o problema direto, resolvido no domínio espectral, define o sismograma com limites infinitos com respeito às variáveis temporal e espaciais. Ao mesmo tempo as observações reais são registradas com abertura limitada e num intervalo de tempo finito. A transformação de sismogramas limitados e discretos dá um espectro deformado, que pode ser bem diferente da solução teórica. Neste trabalho estuda-se a influência do parâmetro de Laplace e dos filtros de suavização no grau de compatibilidade entre estes dois tipos de espectros. O resultado principal desta investigação foi a obtenção de um nível aceitável de compatibilidade dos espectros para sismogramas sintéticos, o que permite diferenciar vários tipos de modelos e distinguir a mudança dos parâmetros deles.

Resumo em Inglês:

The questions connected with the solution of direct and inverse dynamic problems for thin layer elastic models in spectral domain are considered in this work. The solution of the corresponding direct problem is obtained using the complete Lamé system represented in two-dimensional spectral domain. Such transition is based on the Laplace transform with respect to the time variable and the Fourier-Bessel transform with respect to the spatial variables. Similar transformations are used for calculation of corresponding two-dimensional spectra by multicomponent seismograms. The possibility of compatibility of these two types of the spectra calculated theoretically and using real seismograms is studied. The matter is that the direct problem, solved in the spectral domain, defines the seismograms in infinite limits on the spatial and time variables. At the same time we have real observation on the limited aperture and in a finite time interval. Transformation of the limited discrete seismogram gives the deformed spectrum which can essentially differ from the theoretical solution. We study the influence of the Laplace parameter and smoothing filters on degree of compatibility of two specified types of spectra. There is shown the possibility to obtain comprehensible degree of compatibility of these spectra for synthetic seismograms, allowing to differentiate types of the models and to distinguish change of their parameters.

Resumo em Português:

Cada vez mais é crescente o uso do GPS (Global Positioning System ) em estudos da atmosfera terrestre. Neste artigo, a atmosfera superior da Terra, denominada ionosfera, foi estudada durante um período de alta atividade solar (ano de 2001) usando dados de receptores GPS de dupla freqüência localizados na região brasileira, pertencentes à RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo). A partir dos dados GPS foram calculados os valores de TEC (Total Electron Content - Conteúdo Total de Elétrons) da ionosfera. Adicionalmente foram incluídos no estudo dados de freqüência crítica da camada F2 advinda de Digissondas localizadas em São Luís/MA (3ºS; 44ºW) e Cachoeira Paulista/SP (22ºS; 45ºW), para fins de comparação. De uma forma geral, os resultados mostraram maiores valores de TEC durante os meses próximos aos equinócios e menores durante os meses de inverno. Quanto à variação diária do TEC, os menores valores foram verificados por volta das 4-6 HL (Hora Local) e os maiores durante o período da tarde, com valores um pouco maiores para São Luís. O segundo pico da anomalia equatorial foi verificado em Cachoeira Paulista nos meses próximos aos equinócios e verão. Na maioria dos meses, uma alta correlação linear foi verificada quando realizada a comparação entre os valores de freqüência crítica da camada F2 e os de TEC, principalmente para São Luís.

Resumo em Inglês:

The use of GPS (Global Positioning System) in studies of the Earth's atmosphere has increased significantly in recent years. In this paper, the behavior of Earth's upper atmosphere, called the ionosphere has been studied over a period of high solar activity (year 2001) using data from dual-frequency GPS receivers located in the Brazilian region, belonging to RBMC (Brazilian Network of Continuous Monitoring). Using the GPS data the ionospheric TEC (Total Electron Content) was calculated. Additionally, data of critical frequency of F2 layer were included in the study, derived from Digisondes located in São Luís/MA (3ºS; 44ºW) and Cachoeira Paulista/SP (22ºS; 45ºW), Brazil, for comparison purposes. In general, the results showed higher values of TEC during the equinoxes and lower during the winter months. Regarding the daily variation, the lowest TEC values were observed at around 4-6 HL and higher values occurred in the afternoon, with values slightly higher in São Luís. The second peak of the equatorial anomaly was observed at Cachoeira Paulista during the equinoxes and summer months. In most case, the comparison between critical frequency and TEC showed high linear correlation, especially in São Luís.

Resumo em Português:

A informação da altitude fornecida pelo sistema GNSS ( Global Navigation Satellite System ) é puramente geométrica, e na maioria dos trabalhos de engenharia a altitude deve estar referenciada ao geóide. Com um número suficiente de Referências de nível (Rn's) com coordenadas horizontais e verticais conhecidas, quase sempre, é possível ajustar-se, pelo Método dos Mínimos Quadrados, expressões matemáticas que permitem interpolar as alturas geoidais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência das Redes Neurais Artificiais (RNAs) no processo de predição de alturas geoidais tendo como área de estudo o Estado de São Paulo. As informações utilizadas basearam-se em um conjunto de 157 Referências de nível (Rn's) distribuídas uniformemente em todo Estado. Para estas Rn's são conhecidas suas coordenadas horizontais (latitude e longitude) e verticais (altitudes geométrica e ortométrica e altura geoidal). Das 157 Rn's, 115 foram utilizadas para o treinamento da RNA e 42 no processo de simulação para avaliar a eficiência do modelo proposto. A eficiência baseou-se em determinar as discrepâncias (erro) entres as alturas geoidais conhecidas e as obtidas pelo modelo neural. Como contribuição da pesquisa comparou-se também os valores simulados com o Earth Gravitational Model 2008 (EGM2008) e também com o MAPGEO2004. Em termos de resultados a RNA proporcionou um erro absoluto médio de 0,19 m ± 0,14 m com uma forte correlação (R² = 0,9871) com os valores tomados como verdadeiros. Estatisticamente os testes realizados mostraram que não houve diferença entre as médias das alturas geoidais conhecidas e as fornecidas pelo modelo neural para um nível de significância de 5%. Comparando-se os resultados com o EGM2008 e MAPGEO2004 a RNA proporcionou uma redução no erro de 0,07 m e 0,44 m, respectivamente.

Resumo em Inglês:

The information of height provided by the GNSS (Global Navigation Satellite System) is purely geometrical, and in most engineering papers, the height must be referenced to the geoid. Provided we have a sufficient number of Bench Marks (BMs) with known horizontal and vertical coordinates, it is nearly always possible to adjust mathematical expressions that allow for the interpolation of geoidal heights. The aim of this paper is to evaluate the efficiency of Artificial Neural Network (ANN) in the process of predicting geoidal heights, having the State of São Paulo as the area of study. The information used is based on a set of 157 BMs, evenly distributed all across the State. The horizontal coordinates (latitude and longitude) and the vertical coordinates (geometrical, orthometrical and geoidal heights) of these BMs are known. From the 157 BMs, 115 were used for the training of RNA and 42 in the process of simulation to assess the efficiency of the model proposed. Efficiency is based in determining the discrepancies (error) between known geoidal heights and those which were obtained by the neural model. As a contribution to this research, we have compared the values simulated with the Earth Gravitational Model 2008 (EGM2008) and with the MAPGEO2004 as well. In terms of results, the RNA produced a mean absolute error of 0.19 m ± 0.14 m and a strong correlation (R² = 0.9871) with the values taken as true. Statistically, the tests showed that there was no difference between known geoidal heights and those which were provided by the neural model for a level of significance of 5%. When we compare these results with the EGM2008 and MAPGEO2004, the RNA has an error reduction of 0.07 and 0.44 m, respectively.

Resumo em Português:

Registros de perfilagem geofísica de poços são informações cruciais para o desenvolvimento de reservatórios de petróleo e gás. Entretanto, a ausência de qualquer perfil geofísico fundamental, por exemplo, o perfil sônico de ondas compressionais (ondas P), impede a aplica ao de técnicas específicas de avaliação de risco. Portanto, a aplicação de metodologias para estimativa de registros de perfis ausentes em poços é de grande importância nos procedimentos de caracterização e desenvolvimento de reservatórios. Neste artigo, usamos a metodologia de análise de regressão para estimar registros de perfil sônico de ondas P. Porosidade efetiva, argilosidade e resistividade elétrica são estabelecidos, individualmente ou de forma combinada, como os parâmetros para descrever a variação da velocidade de ondas P no campo de Namorado, bacia de Campos. Duas equações gerais fornecem 28 modelos empíricos com uso potencial na estimativa da variação de velocidade de ondas P a partir de registros de perfis de poços. A aplicação da técnica de mínimos quadrados conduz à determinação dos coeficientes das regressões relacionados à litologia nas imediações de dois poços escolhidos para verificar os modelos empíricos. Os resultados mostram a equivalência de ambas equações gerais usadas na obtenção dos modelos empíricos para estimativa de velocidade de ondas P. Como confirmação de artigos publicados anteriormente, modelos empíricos que assumem porosidade efetiva e/ou argilosidade como parâmetros da dependência desempenham papel fundamental na descrição da variação da velocidade. Entretanto, o processo de calibração da velocidade exibe alta estabilidade para modelos empíricos nos quais a resistividade elétrica é utilizada como um parâmetro adicional da dependência.

Resumo em Inglês:

Geophysical well log measurements are key information for the development of oil and gas reservoirs. However, the absence of a certain fundamental well log, for instance, the compressional-wave (P-wave) sonic log, prevents the application of specific risk-assessment techniques. Therefore, the application of methodologies for estimating log records absent in wells is of great importance in the reservoir characterization and development procedures. In this paper, we use the regression analysis methodology for estimating P-wave sonic log measurements. Effective porosity, shaliness and electrical resistivity are established, individually or in a combined way, as the parameters for describing P-wave velocity variation in Namorado oil field, Campos basin. Two general equations provide 28 empirical models with potential use in estimating P-wave velocity variation from well log measurements. Application of least-squares technique leads to the determination of lithology-related regression coefficients at the surroundings of two wells chosen for verifying the empirical models. The results show the equivalence of both general equations used for obtaining empirical models for P-wave velocity estimation. As confirmation of papers published previously, empirical models assuming effective porosity and/or shaliness as dependence parameters play a fundamental role in the prediction of velocity variation. Nevertheless, the velocity calibration process exhibits high stability for empirical models in which electrical resistivity is used as an additional dependence parameter.

Resumo em Português:

A Baía de Vitória é um sistema estuarino da costa leste do Brasil que apresenta grande importância econômica e características ímpares, já que se desenvolveu entre três unidades geomorfológicas distintas. Apesar disto, este ambiente apresenta poucos estudos relacionados às suas características geológicas e oceanográficas. O presente trabalho se focou no preenchimento desta lacuna através da descrição da morfologia, da distribuição sedimentar e dos padrões sonográficos da Baía de Vitória, buscando relações entre os mesmos e inferindo os processos sedimentares dominantes em cada trecho do estuário. A análise integrada mostrou boa correlação entre os métodos e revelou a grande complexidade deste sistema estuarino. Três diferentes regiões foram identificadas mostrando processos distintos: o estuário superior apresentou input sedimentar fluvial e processos estuarinos; um largo trecho da região central do sistema apresentou características erosivas, relacionadas a adaptações morfológicas e ao aumento das correntes provocadas pelos estreitamentos artificiais da baía, propiciando a formação de formas de fundo; e a boca do estuário se apresentou dominada por processos marinhos. Parte da região central do estuário mostrou características mascaradas pela atividade antrópica através da instalação de pontes, aterros e dragagens.

Resumo em Inglês:

Vitória Bay is an estuarine system along the eastern Brazilian coast that presents great economic importance and unique characteristics. The present study focused on describing the morphology, sedimentary distribution and sonographic patterns along the bay in order to recognize the prevailing sedimentary processes acting along the estuary. An integrated analysis allowed the recognition of four regions associated with distinct processes: the upper estuary is dominated by fluvial input and estuarine processes; a large portion of the central region of the system showed erosive characteristics and morphological adaptations related to the increase in currents caused by the man-induced narrowing of the bay, providing the formation of bedforms; the navigation channel, which shows high rates of sedimentation and is clearly modified by dredging and the estuarine mouth which is dominated by marine processes.

Resumo em Português:

O presente estudo teve por objetivo realizar modelagens de diferentes cenários de derramamentos de óleo em blocos de petróleo (BM-CUM-1, BM-CUM-2, J-M-259 e ES-M-418) em áreas adjacentes ao Recife de Abrolhos, a fim de verificar o efeito da maré no espalhamento do óleo na plataforma leste brasileira. Foram realizadas simulações de 30 dias de derramamento de óleo de grau API (American Petroleum Institute ) intermediário, utilizando como ferramenta o modelo OSCAR (Oil Spill Contingency and Response), sendo alimentado com dados hidrodinâmicos simulados pelo modelo POM (Princeton Ocean Model ) e dados de vento sinótico simulados pelo modelo ETA, o qual foi alimentado com dados de reanálise do NCEP. Os períodos abordados foram o inverno e o verão do ano de 1989 e os resultados foram discutidos em termos das variações de intensidade e direção do espalhamento causado pelo vento sinótico de cada estação, assim como pelos processos de mesoescala e pela maré. O efeito causado pela maré foi analisado através da comparação de simulações com e sem maré. Concluiu-se que a maré influenciou fortemente nos resultados probabilísticos de destino do óleo nos cenários de derramamento. Muitos fatores mostraram influenciar nesse destino do espalhamento do óleo com a ausência dos processos supra-inerciais, como a localização geográfica do derramamento, os ventos predominantes e o comportamento da maré na região. A ausência da maré nos dados hidrodinâmicos não permitiu encontrar os cenários de pior caso de derramamento em simulações nos blocos BM-CUM-1, BM-CUM-2 e J-M-259, principalmente no verão com a utilização de óleo intermediário, subestimando os cenários reais de derramamento.

Resumo em Inglês:

This study presents a comparative analysis of several theoretical oil spill scenarios occurring in the vicinity of the Abrolhos Reefs, a preservation area located off the Brazilian east coast. The following petroleum blocks were considered in the study: BM-CUM-1, BM-CUM-2, J-M-259 and ES-M-418, to verify the effect of the tide on the oil spreading on the continental shelf in the eastern Brazilian. The probabilistic oil spill simulations were carried out for 30 days and considered an oil of intermediate API (American Petroleum Institute) type. The simulations were performed by the OSCAR (Oil Spill Contingency and Response) model which was fed by synoptic wind data and hydrodynamic data simulated by the POM (Princeton Ocean Model) model. Two distinct seasonal scenarios were studied: the austral winter and the austral summer of 1989 and the results were discussed in terms of seasonal variability caused by the winter/summer winds and differences in mesoscale instabilities. The effect caused by tidal currents was analyzed through the comparison between simulations with and without the tides. It was concluded that the tide strongly influenced the probabilistic results of fate of oil in the spill scenarios. Many factors have influenced this fate of the spreading of oil in the absence of supra-inertial processes, such as the location of the spill, the behavior of the prevailing winds and tides in the region. The tide absence in the hydrodynamic data did not found the worst case scenarios of the spill in simulations in blocks BM-CUM-1, BM-CUM-2 and J-M-259, mainly in summer with use of intermediate oil, underestimating the real scenarios of spill.

Resumo em Português:

Por meio da aplicação integrada dos métodos potenciais de gravimetria e magnetometria, visou-se contribuir com a caracterização do arcabouço estrutural e composicional do embasamento da Bacia de Pelotas. A área selecionada para este estudo é a região sul da Província Costeira do Rio Grande do Sul, entre as latitudes 31º45' e 34ºS e as longitudes 52º e 53º30'W. A interpretação integrada dos mapas gerados através dos métodos potenciais, em um Sistema de Informações Geográficas (SIG), permitiu verificar uma complexa estruturação e a heterogeneidade composicional do embasamento. Essa estruturação está relacionada com a evolução do Escudo Uruguaio-Sul-Rio-Grandense e com a abertura do Oceano Atlântico Sul. Uma anomalia gravimétrica negativa, na região do Banhado do Taim, foi interpretada como uma calha no embasamento. Nessa região, trabalhos anteriores identificaram uma segmentação nos sistemas deposicionais pleistocênicos da Planície Costeira do Rio Grande do Sul. A presença desta calha na mesma posição da segmentação identificada indica que o registro estratigráfico da região foi condicionado pelo embasamento, sugerindo a existência de um controle da herança geológica na área. Esse controle é possivelmente relacionado com a reativação de falhas e com a subsidência diferencial devido à heterogeneidade das litologias presentes no embasamento. Estudos futuros com a aquisição de novos dados em regiões onde não foramrealizadas medidas (lagoas e banhados) e a integração com outros métodos possibilitarão melhorar e testar as interpretações realizadas.

Resumo em Inglês:

Through the integrated application of gravity and magnetic methods, it was intended to contribute to structural and compositional characterization of Pelotas Basin basement. The study area is the south region of Rio Grande do Sul Coastal Province, located between latitudes 31º45' and 34ºS and longitudes 52º and 53º30' W. The interpretation of potential methods maps into a Geographic Information System (GIS) allowed verifying a complex structuration and a compositional heterogeneity of the bedrock. These structures are related to the Uruguaio-Sul-Rio-Grandense Shield evolution and with South Atlantic Ocean opening. A negative gravity anomaly in Banhado do Taim area was interpreted as a topographic low in the basin basement. In this region, previous works identified a segmentation in the Pleistocene depositional systems of the Rio Grande do Sul Coastal Plain. The presence of a basement low in the same position of the identified segmentation indicates that the stratigraphic record of the region was controlled by the basin basement. Therefore a control of geologic inheritance in the area is suggested, probable related to fault reactivation and differential subsidence associated with the bedrock compositional heterogeneity. Future studies with data acquisition in not covered areas (lagoons and swamps) and their integration with other methods could be able to improve and to test the present interpretations.

Resumo em Português:

A questão da magnetização remanescente na interpretação de anomalias magnéticas é frequentemente negligenciada, principalmente em função da dificuldade em se lidar com a mesma. Na maioria dos casos, tanto nos trabalhos acadêmicos quanto nos modelos que circulam nos meios profissionais da exploração mineral e de petróleo, assume-se que a magnetização remanescente é desprezível e utiliza-se apenas a induzida. O presente artigo mostra que o uso desse parâmetro é particularmente importante no tocante às anomalias magnéticas brasileiras, e procura fornecer subsídios para o uso desta informação. Discute-se o uso de duas técnicas consagradas, a Redução ao Pólo e o Sinal Analítico, em anomalias brasileiras com e sem magnetização remanescente. Mostramos a aplicação da técnica de determinação da magnetização total, permitindo que os modelos sejam construídos a partir da resultante da soma das magnetizações induzida e remanescente, e posteriormente apresentamos uma metodologia de uso da informação remanescente na datação das rochas fonte.

Resumo em Inglês:

Remanent magnetization is often neglected in data interpretation, probably for the difficulty on working with it. In most of the cases, both in academic works and professional models in mining and oil industry, prevails the assumption that remanence is irrelevant or inexistent, and the induced effect is the only one considered. The present paper shows that using this parameter is particularly important on Brazilian anomalies, where magnetic latitudes are low, and try to provide tools for the use of the remanence information. In the article we discuss the use of common geophysical techniques, analytic signal and reduction to the pole in Brazilian anomalies due to rocks with and without remanence. Then we presented a method to estimate the total magnetic direction from a magnetic anomaly, from which it is possible to extract the total magnetization parameter, and consequently the resultant sum vector after induced and remanent parameters. Finally, we present a methodology for the use of remanent information to determine the age of the source rocks.