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Turbulent exchange of scalars is analyzed for a year of turbulence data, above and within an Araucaria Forest in southern Brazil. Sensible and latent heat fluxes, as well as CO2 fluxes are calculated by the eddy covariance method and analyzed in terms of the seasonal variation of their daily cycles. Diurnal and nocturnal vertical velocity spectra, sensible and latent heat flux cospectra andCO2 flux cospectra are also calculated using the multiresolution decomposition in both levels. Seasonal variations in spectra and cospectra are analyzed, as well as nocturnal and diurnal differences and the differences between the levels. Emphasis is given to the mechanisms controlling the connection between the two levels and its implications on scalar flux quantification. All scalars show a clear seasonality along the year. CO2 fluxes are negative during the day and positive at night above the canopy. In the lower level, CO2 fluxes are mostly positive along the day, with the same magnitude observed in the upper level during the night, indicating that nocturnal emission is dominated by lower levels of the forest, originated predominantly close to the floor. This fact is attributed to periods with low turbulence intensity when CO2 respired accumulates near the surface and gets transported horizontally, being captured by the lower system but missed by the upper one. Sensible heat fluxes show opposite signal in both levels, being more intense above the canopy, with a small contribution from the lower level to the total flux due the low penetration of radiation within the canopy. Latent heat fluxes are mostly positive in both levels, with the larger values above the canopy, indicating that the canopy is responsible for most of the forest evapotranspiration. Analysis of multiresolution spectra and cospectra shows that, above the canopy, the nocturnal time scale of turbulent exchange is smaller than during the day. Between the two levels, the opposite occurs, and the time scale within the canopy shifts towards the larger scales. There is a connection between the two levels, and not only in the highly turbulent nights, but also intermittently in more stable conditions. During these events of connection, the turbulence time scales above and within the canopy become very similar, and the differences in scalar concentration vanish. When calm periods precede highly turbulent ones, a good portion of scalars that accumulated at the canopy during the earlier calm period gets transferred by intermittent events. We show that this process is systematic enough to affect the overall fluxes when the turbulence history is taken into account, and the effect of this process is more intense for CO2 fluxes than for energy fluxes. As trocas turbulentas de escalares são analisadas, para um ano de dados, acima e no interior de uma Floresta de Araucária localizada no centro-sul do estado do Paraná. Fluxos de calor sensível, calor latente e CO2 são calculados pelo método da covariância de vórtices e analisados de acordo com as variações sazonais dos seus ciclos diários. São calculados também espectros da velocidade vertical e coespectros dos fluxos de calor sensível, calor latente e CO2, para os períodos diurno e noturno, separadamente, através da decomposição em multirresolução, analisando as suas variações sazonais e as diferenças entre o período diurno e noturno e entre os níveis de análise. É dada ênfase aos mecanismos que controlam a conexão entre os níveis e as implicações nas quantificações dos fluxos de escalares. Todos os escalares mostram uma clara variação sazonal dos fluxos ao longo do ano. Fluxos de CO2 são negativos durante o dia e positivos durante a noite no nível superior. No interior do dossel, os fluxos são predominantemente positivos durante todo o dia, tendo, à noite, magnitude semelhante ao nível superior, indicando que a respiração noturna é dominada pelos níveis mais baixos da floresta, sendo predominantemente originados próximo ao solo. Este fato é normalmente atribuído aos períodos de pouca turbulência onde o CO2 respirado acumula próximo à superfície e é transportado horizontalmente, sendo registrado no nível inferior mas não acima do dossel. Fluxos de calor sensível possuem, em geral, sinal contrário em ambos os níveis, sendo mais intenso no nível superior, com uma contribuição muito pequena do interior do dossel para o fluxo total devido à pouca penetração de radiação no interior da floresta. Fluxos de calor latente foram predominantemente positivos em ambos os níveis, tendo maior intensidade no nível superior, mostrando que a copa é responsável pela maior parte da evapotranspiração da floresta. A análise dos espectros e coespectros da decomposição em multirresolução mostra que, acima do dossel, as trocas turbulentas tendem a ocorrer em escalas temporais menores à noite do que durante o dia. Entre os dois níveis ocorre o contrário, e, no interior do dossel, as escalas temporais das trocas turbulentas movem-se em direção às maiores escalas temporais em relação ao nível superior. Há um acoplamento dinâmico entre os dois níveis da floresta, e não somente durante as noites altamente turbulentas, ocorrendo também intermitentemente em condições mais estáveis. Durante os eventos de acoplamento, as escalas de tempo da turbulência entre o interior da floresta e o topo mostram-se similares, assim como as diferenças na concentração de escalares entre os dois níveis deixam de existir. Quando períodos calmos precedem períodos intensamente turbulentos, uma grande porção dos escalares acumulados no nível do dossel durante os períodos de pouca atividade turbulenta pode ser transferida por estes eventos intermitentes. Foi mostrado que este processo é sistemático o suficiente para afetar os fluxos médios quando a história da turbulência é considerada, e o efeito deste processo é mais intenso para os fluxos de CO2 do que para os fluxos de energia.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The Agro-IBIS model is validated for a soybean experimental site in the state of Rio Grande do Sul. This experiment is conducted in order to evaluate the impact of different soil management systems on different areas of science. In the site, we obtained micrometeorological measures of energy, mass and water exchanges between the soybean ecosystem and the environment during the 2009/2010 soybean growing season. We used two management systems: (1) no-tillage system (NT) and (2) conventional tillage system (CT). The model was forced with meteorological data from the Brazilian National Institute of Meteorology (INMET). The results of the model were compared with the observed data in order to evaluate the capacity of the model in simulating the interaction of the soybean ecosystem with environment and also to verify the effects of surface coverage by crop residues in NT. Since the model does not have the representation of crop residues, i.e., of NT, its effects are not expected in the simulation results. The results indicate that the model simulates the radiative balance and flows of energy in a satisfactory way. Besides this, soil moisture in the 0-20 cm and 20-50 cm layers and the 0-50 cm integration as well as soil temperature at 2 cm are simulated in a suitable way. For soil moisture, the simulated results represent better the observed data in CT, indicating that the effect of soil coverage by crop residues is not simulated. In the variables related to CO2, the model has problems concerning the simulation of the ecosystem respiration, which is strongly underestimated. This leads to an inconsistency in the simulation of the others variable related to CO2, mainly of those which consider the night-time data, since at night the net CO2 exchange of the ecosystem (NEE) is the respiration. For the daytime CO2 the model shows good performance, except in the period of leaf senescence, when the model indicates CO2 uptake by the ecosystem and the experimental data indicate emission. O modelo Agro-IBIS é validado para um sítio experimental com o cultivo de soja no estado do Rio Grande do Sul. No sítio é conduzido um experimento que tem como objetivo avaliar o impacto dos diferentes sistemas de manejo do solo em diversas áreas do conhecimeto. No sítio foram coletadas medidas micrometeorológicas das transferências de energia, massa e água entre o ecossistema da soja e a atmosfera durante o ciclo 2009/2010 da soja. O monitoramento se deu sobre dois sistemas de manejo: (i) o sistema de plantio direto (SD); (ii) sistema de plantio convencional (SC). As simulações com modelo Agro-IBIS para a soja foram realizadas com o modelo sendo forçado com dados meteorológicos do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Os resultados do modelo foram comparados com os dados observados nos SD e SC a fim de avaliar a capacidade do modelo em simular a interação do ecossistema da soja com o ambiente e, também, com o intuito de verificar os efeitos da cobertura da superfície pelos resíduos culturais no SD. Como o modelo não possui a representação dos resíduos culturais, ou seja, do SD, é esperado que seus efeitos não sejam perceptíveis nos resultados simulados. Os resultados indicam que o modelo simula o balanço radiativo e os fluxos de energia de forma consistente. Além disso, a umidade do solo nas camadas 0-20cm, 20-50cm e a integração 0-50 cm, assim como a temperatura do solo a 2cm são simuladas de forma robusta. Na umidade do solo, os resultados simulados melhor representam os dos dados observados no SC, indicando que o efeito da cobertura do solo pelos resíduos culturais não é considerado. Nas variáveis relacionadas ao CO2, é possível verificar que o modelo tem problemas em relação à simulação da respiração do ecossistema, que é fortemente subestimada. Isso leva a uma inconsistência na simulação das demais variáveis relacionadas ao CO2, principalmente àquelas que consideram os dados noturnos, já que à noite a troca líquida de CO2 (NEE) do ecossistema é a respiração do mesmo. Quando a análise dos resultados relacionados ao CO2 é restrita aos dados diurnos o modelo tem bom desempenho, exceto no período de senescência foliar, quando o modelo segue indicando absorção de CO2 pelo ecossistema e os dados experimentais indicam emissão.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This paper presents a mode of variability of precipitation that influence in southern Brazil, called South Mode. We tried to show that the occurrence of events Mode south of precipitation are related to the occurrence of extreme events of rainfall in Rio Grande do Sul, as storm, flood, hail and drought. Using principal component analysis of daily rainfall data filtered in the band 10/50 days, are found spatial and temporal fields that represent the maximum variance of certain variability, and then are detected modes of precipitation variability. Thus it was possible to determine the mode of variability that appears well set in the Rio Grande do Sul and has core between 25 ° S and 35 ° S latitude and 52 ° W and 62 ° W longitude. This mode presents alternating between positive and negative signals, and these may be related to extreme events. The series of principal components was used to select these events. Principal components larger (smaller) than 1.35 (-1.35) times standard deviations are related to events of extreme wet (dry) of precipitation. The South Mode was calculated for the period from 01/03/1982 to 31/05/2006 for the rainfall real data and for the Regional Model RegCM3 data. On decadal analysis it was concluded that the 80 to 90, 90 and 80 for 2000 to 2000 there was a general increase in the occurrence of these events for both the rainfall data, and to model data. The increase found from 1980 to 2000 was more significant. Shown the importance of South mode for precipitation in the Rio Grande do Sul in the current period, the same methodology was used to model data of future climate. The period used was 01/03/2070 to 31/05/2086 for two different emission scenarios: A2 (said pessimistic) and B2 (optimistic). It was concluded that both the dry and rainy events tend to be more extreme in that period for the two emission scenarios. On decadal analysis, we observed a significant increase in the occurrence of rainfall events when compared to the decades of 2000 and 2070 and 2000 and8 2080 in both scenarios. This paper is divided into six chapters dealing respectively with: a literature review, collection and analysis, occurrence of South Mode in rainfall data, occurrence of South Mode in model data, South Mode in future climate data, synoptic analysis of some events of South Mode, and the final considerations of the author. Este trabalho apresenta um modo de variabilidade de precipitação que atua na região sul do Brasil denominado Modo Sul. Procurou-se mostrar que a ocorrência de eventos do Modo Sul de precipitação estão relacionados à ocorrência de eventos extremos de precipitação no Rio Grande do Sul, como vendaval, enchentes, granizo e estiagens. Utilizando a análise de componentes principais em dados de precipitação diária filtrados na banda 10/50 dias são encontrados campos espaciais e temporais que representam a máxima variância de determinadas variabilidades, e neles são detectados Modos de Variabilidade de precipitação. Desta maneira, foi possível determinar este modo de variabilidade que aparece bem configurado na região do Rio Grande do Sul e tem núcleo entre 25°S e 35°S de latitude e 52°W e 62°W de longitude. Este modo apresenta alternância entre sinais positivos e negativos, e estes podem ser relacionados aos eventos extremos. A série de componentes principais foi usada para a escolha desses eventos. Componentes principais maiores (menores) que 1,35 (-1,35) desvios padrões são relacionados aos eventos de extremos chuvosos (secos) de precipitação. O Modo Sul foi calculado para o período de 01/03/1982 à 31/05/2006 para os dados de precipitação real e para dados do Modelo Regional RegCM3. Na análise decadal foi possível concluir que das décadas de 80 para 90, 90 para 2000 e 80 para 2000 em geral ocorreu um aumento na ocorrência desses eventos tanto para os dados de precipitação, quanto para os dados de modelo. O aumento encontrado de 1980 para 2000 foi mais expressivo. Mostrada a importância do Modo Sul para a precipitação no Rio Grande do Sul no período atual, a mesma metodologia foi empregada para dados de modelo de clima futuro. O período utilizado foi de 01/03/2070 à 31/05/2086 para dois diferentes cenários de emissão: A2 (dito pessimista) e B2 (otimista). Concluiu-se que tanto os eventos secos quanto chuvosos tendem a ser mais extremos nesse período para os dois cenários de emissão. Na análise decadal, foi possível observar um aumento considerável na ocorrência de eventos chuvosos quando são comparadas as décadas de 2000 e 2070 e 2000 e 2080 em ambos os cenários. Este trabalho está dividido em seis capítulos tratando respectivamente de: revisão de literatura; de coleta e análise de dados; ocorrência do Modo Sul em dados de precipitação; ocorrência do Modo Sul em dados de modelo; Modo Sul em dados de clima futuro; análise sinótica de alguns eventos do Modo Sul; e das considerações finais da autora.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In this paper we present a spectral model to describe the decay of turbulent kinetic energy in the Convective Boundary Layer (CLC) of the earth s surface, where the physical processes that occur generate turbulence of convective origin and mechanics in the air. Using the equations of conservation of time, which describe the dynamics of an element of fluid in a flow, you get an equation for the spectrum of kinetic energy in a homogeneous turbulent flow, but not isotropic. The spectrum of energy is expressed in terms of number of wave vector kappa and time. Each term in this equation of energy balance, describing different physical processes that generate the turbulence. The terms of production or loss of energy by the effect of heat and friction, are written according to the number of Richardson, which is a dimensionless quantity that expresses a relationship between potential energy and kinetic energy of a fluid. The term transfer of kinetic energy by inertial effect between eddies of different wave numbers is parameterized from the Heisenberg model which, based on intuitive arguments, assume that the transfer of energy between eddies with small number of wave for the large number of wavelength is similar to conversion of mechanical energy into heat energy, the effect of molecular viscosity. The number of eddies with wave absorbing higher energy of eddies of wave number with lower. The dynamic equation for the three-dimensional spectrum of kinetic energy obtained was solved by the Adomian decomposition method for the analytical solution of ordinary differential equations or partial, linear or nonlinear, deterministic or stochastic. This technique is to decompose a given equation into a linear part and one non-linear, isolating the operator linear, easily inverted of higher order. The nonlinear term is written as a sum of a special class of polynomials called Adomian polynomials of, and unknown function as a series whose terms are calculated on recursively. The application of the Adomian decomposition method for the solution of differential equation integrated non linear due to the spectrum of kinetic energy, has an analytical solution without linearization, commonly used for simplicity, in problems where processes are highly nonlinear. Moreover, due to rapid convergence of the solution in terms of the Adomian polynomials, the spectrum of kinetic energy was obtained without a large computational effort. From the calculation of the energy spectrum could be determined the variation of turbulent kinetic energy in the CLC and compared with results of numerical simulation in the literature. No presente trabalho é apresentado um modelo espectral para descrever o decaimento da energia cinética turbulenta na Camada Limite Convectiva (CLC) da superfície terrestre, onde acontecem os processos físicos que geram turbulência de origem mecânica e convectiva no ar. Partindo das equações de conservação de momento, que descrevem a dinâmica de um elemento de fluído em um escoamento, se obtém uma equação para o espectro de energia cinética em um escoamento turbulento homogêneo, mas não isotrópico. O espectro de energia é expresso em termos do vetor número de onda κ e do tempo. Cada termo, nesta equaçaão de balanço de energia, descreve processos físicos distintos que geram a turbulência. Os termos de produção ou perda de energia por efeito térmico e por atrito, são escritos em função do número de Richardson, que é uma grandeza adimensional que expressa uma relação entre a energia potencial e a energia cinética de um fluído. O termo de transferência de energia cinética por efeito inercial entre os turbilhões de diferentes números de onda é parametrizado a partir do modelo de Heisenberg que, baseando-se em argumentos intuitivos, assume que o processo de transferência de energia entre turbilhões com pequeno número de onda para os de número de onda grande, é similar a conversão de energia mecânica em energia térmica, por efeito de uma viscosidade molecular. Os turbilhões com número de onda maior absorvem energia dos turbilhões com número de onda menor. A equação dinâmica para o espectro de energia cinética tridimensional obtida foi resolvida pelo método da decomposição de Adomian para solução analítica de equações diferenciais ordinárias ou parciais, lineares ou não lineares, determinísticas ou estocásticas. Esta técnica consiste em decompor uma dada equação em uma parte linear e outra não-linear, isolando o operador linear, facilmente inversível, de maior ordem. O termo não-linear é escrito como uma soma de uma classe especial de polinômios, denominados Polinômios de Adomian, e a função desconhecida como uma série, cujos termos são calculados de forma recursiva. A aplicação do método de decomposição de Adomian na solução da equação integro-diferencial não linear resultante para o espectro de energia cinética, permitiu uma solução analítica sem a linearização, comumente usada por simplicidade, em problemas onde se têm processos altamente não lineares. Além disso, devido a rápida convergência da solução expressa em termos dos polinômios de Adomian, o espectro de energia cinética foi obtido sem uma grande esforço computacional. A partir do cálculo do espectro de energia pôde-se determinar a variação da energia cinética turbulenta na CLC e comparar com os resultados de simulação numérica existentes na literatura.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In this study, using the Method of Characteristics and numeric resources, presents a solution to the equation Spectral Density Evolution of Turbulent Kinetic Energy for a Convective Boundary Layer (CBL) in the morning. It presents three models for the evolution of spectral energy density. The first model, based on the assumption of a system of isotropic turbulence, considering only terms of energy transfer inertial and viscous dissipation. The second model adds the term energy production due to the onset of action of the parameter of heat flux on the surface, but consider it a term of energy transfer inertial anisotropy. The third model employs a mixed configuration of the two previous models, assuming thus distinct regions of operation to inertial transfer terms. The results shaped the evolution of the CLC. In this case, the growth of the energy spectrum is modeled by inserting energy in the region of low wave numbers, a region in which the term of anisotropic energy transfer can not transfer the energy introduced by the energy production term. It is observed that in a region of wave number higher there is a stabilization of the parameter variation temporal on the plane characteristics curves (PCC), indicating that the variation of wave number govern the evolution of the energy spectrum. This fact establishes a kind of criterion for stationarity of turbulent flow regimes. No presente trabalho, utilizando o Método das Característica e recursos numéricos, apresenta-se uma solução para a Equação de Evolução Espectral de Densidade de Energia Cinética Turbulenta para uma Camada Limite Convectiva (CLC) no período da manhã. Apresenta-se três modelos para a evolução espectral da densidade de energia. O primeiro modelo, baseado na suposição de um regime de turbulência isotrópica, considera apenas termos de transferência de energia inercial e de dissipação viscosa. O segundo modelo adiciona o termo de produção de energia devido o início da ação do parâmetro de fluxo de calor na superfície, porém considerá-se um termo de transferência de energia inercial anisotrópico. O terceiro modelo emprega uma configuração mista dos dois modelos anteriores, admitindo, desta forma, regiões distintas de atuação para os termos de transferência inercial. Os resultados obtidos modelaram a evolução da CLC. Neste caso, o crescimento do espectro de energia modelado se deu pela inserção de energia na região de baixos números de onda, região em que o termo de transferência de energia anisotrópico não consegue transferir a energia inserida pelo termo de produção de energia. Observa-se que em uma região de número de onda mais alto existe uma estabilização da variação do parâmetro temporal sobre as curvas características planas (CCP), indicando que a variação do número de onda governará a evolução do espectro de energia. Fato que estabelece um tipo de critério de estacionariedade para de regimes de escoamento turbulento.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In the present study, using the Generalized Integral Transform Technique (GITT), we derive a semi-analytical solution of the Navier-Stokes equation to obtain the mean wind profile in the atmospheric boundary layer. The technique combines series expansion and an integration employing an inverse-transform pair. The PBL is discretized into N sub-intervals in such manner that inside each sub-region the eddy diffusivity is the average value, this allows the use of realistic eddy diffusivity profiles, which depend on the physical characteristics of the energy-containing eddies. The nonlinear terms are written in terms of kinematical properties of the flow, such as divergence and vorticity, allowing the solutions to be interpreted in terms of large-scale synoptic conditions. The model results are compared to observed wind profiles obtained from the classical Wangara experiment. In addition, the results obtained by the proposed model are compared with the unidimensional model solved by the method of discretization, the model of two layers, with the logarithmic law and the Ekman model. The method used was efficient for the problem studied, since it has presented results consistent with those available in literature. No presente estudo, usando a Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT), deriva-se uma solução semianalítica para as Equações de Navier-Stokes aplicada à Camada Limite Planetária (CLP). A técnica combina uma expansão em série com uma integração por meio de um par de transformada-inversa. A CLP é discretizada em N subintervalos de maneira que, dentro de cada sub-região, os coeficientes de difusão assumam valores médios, o que nos permite utilizar perfis mais realísticos para o coeficiente de difusão e que dependem das características dos turbilhões mais energéticos. Os termos não-lineares são escritos em função das propriedades cinemáticas do escoamento, como divergência e vorticidade, permitindo que a solução seja interpretada em termos das condições sinóticas de grande escala. O desempenho do modelo estudado foi comparado com dados experimentais de vento medidos durante os experimentos de Wangara. Adicionalmente, os resultados obtidos através do modelo proposto são comparados com o modelo unidimensional resolvido pelo método de discretização, com o modelo de duas camadas, com a Lei Logarítmica e com o modelo de Ekman. O método empregado mostrou-se eficiente para o problema estudado, uma vez que apresentou resultados coerentes com os disponíveis na literatura.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In this study the characteristics of the atmospheric turbulence were investigated in two sites of distinct topographies in the south of Brazil. In complex topography (Nova Roma do Sul), the data were measured by fast response sensors of 10Hz, in the months of June and July of 2002 and installed in a micrometeorological tower of 15m that if locates in the top of a valley of approximately 400m. For this site, was made a detailed description of the turbulence from the analysis intensity of turbulence of velocity wind and temperature normalized, fluxes superficial and spectra of Fourier of the wind speed in terms of the TSMO and separated second direction (parallel, transversal to the tower axis and transversal to the valley axis) and velocity wind (U < 1m/s and U > 1m/s)... Neste trabalho foram investigadas as características da turbulência atmosférica, em dois sítios de topografias distintas no sul do Brasil. Em topografia complexa (Nova Roma do Sul), os dados foram medidos por sensores de resposta rápida 10Hz, nos meses de junho e julho de 2002, e instalados em uma torre micrometeorológica de 15m que se localiza no topo de um vale de aproximadamente 400m. Para este sítio, foi feita uma descrição detalhada da turbulência a partir da análise dos parâmetros de intensidade da turbulência de velocidade do vento e temperatura, fluxos superficiais e espectros de Fourier de velocidade, parametrizados em termos da Teoria de Similaridade de Monin-Obukhov (TSMO) e separados de acordo com a velocidade (U < 1m/s e U > 1m/s) e direção do vento (paralela transversal ao eixo do vale e transversal ao eixo da torre)...

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Throughout this paper a spectral analysis is conducted on the superficial limit layer in complex terrains. The data used were collected in the central part of the state of Rio Grande do Sul, in the Valley of Jacuí River. A 15-meter tower, with fast-response sensors and slowresponse ones, collected data at frequencies of 10 Hz and 1 Hz, in July and August 2000, respectively. The time series were numeric analyzed through a piece of program developed in Fortran. The calculated spectra were classified according to stability class, intensity and direction of the wind speed. The spectra of the wind speed vertical component have a well-defined peak for all the analyzed conditions, except for the night series in which the wind direction is transverse to the valley axis. This same spectrum is in accordance with -5/3 Kolmogorov s law, with the beginning of the inertial sub-range in f ≈ 2 for winds that are parallel to the valley axis and any wind intensity. For winds transverse to the valley, the beginning of the inertial sub-range is in f ≈ 3. The frequencies associated with the spectral maxima are inferior to those observed in the Kansas experiment. Being superior in stable conditions when compared to convective ones in parallel conditions. In transverse conditions there is higher frequencies scattering for stable conditions. For parallel winds in stable conditions, the maximum no dimensional spectra are approximately 0.4 independently of z / L , and for convective conditions these maximum vary from 0.4 to 0.6. For transversal mean winds in stable conditions the high frequency vary from 0.4 to 0.5 and for convective conditions they are approximately 0.7. The spectra of the lateral components of velocity higher than 1m/s under stable conditions showed a cut frequency of ≈ 0.06 as initial number of this frequency, for all the cases in the low-frequency region. In the high-frequency region, the aliasing for all the parallel conditions starts at ≈ 5.0 and for transversal cases the starting point was at ≈ 10.0 . The consequences of the mesoescala movements are more important in the nocturnal boundary layer. The average time of ≈ 30 minutes renders contaminations in the computed flux measurements, since it captures mesoescala movements. The lateral spectra for convective conditions show an only spectral peak, highlighting that the importance of the thermal and mechanical effects have the same magnitude. In the region of low frequencies there is a scattering of data that could be explained by the factors associated with topographical influences. In the region of high frequencies the spectrum is in accordance with Kolmogorov s law, indicating, still under not homogeneous conditions, the presence of isotropic eddies. In convective and stable conditions with winds slower than 1m/s, the Kolmogorov s law is not applicable to most of the series; therefore such conditions were not analyzed in this study. For the different classes of z / L it is shown that the reason between vertical and horizontal spectra w u S / S fast increases until it reaches its isotropic number. For the parallel condition, we have a frequency of about f ≅ 2 and for the transverse case, about f ≅ 3. Neste trabalho faz-se uma análise espectral da turbulência na camada limite superficial em terrenos complexos. Os dados usados neste trabalho foram coletados no centro do estado do RS, no Vale do Rio Jacuí. Uma torre de 15 metros com sensores de resposta rápida e resposta lenta coletou dados com freqüências de 10 Hz e 1 Hz, respectivamente em julho e agosto de 2000. As séries temporais foram submetidas a um tratamento numérico a partir de um programa desenvolvido em Fortran. Os espectros calculados foram então classificados, conforme a classe de estabilidade, intensidade e direção da velocidade do vento. Os espectros da componente vertical da velocidade do vento, possuem um pico bem definido para todas as condições analisadas, excetuando-se as séries noturnas nas quais a direção do vento é transversal ao eixo do vale. Este mesmo espectro obedece a lei de -5/3 de Kolmogorov, com o início do sub intervalo inercial em f ≈ 2 para ventos paralelos ao eixo do vale e qualquer intensidade do vento. Para ventos transversais ao vale o início do subintervalo inercial ocorre em f ≈ 3. As freqüências associadas com os máximos espectrais são inferiores aquelas observadas no experimento e Kansas. E são maiores em condições estáveis do que em condições convectivas para condições paralelas. Para condições transversais existe um maior espalhamento nas freqüências para as condições estáveis. Para ventos paralelos em condições estáveis, os máximos espectrais adimensionais, são aproximadamente iguais a 0,4 independente de z / L , e para condições convectivas, estes máximos variam de 0,4 a 0,6. Para ventos médios transversais em condições estáveis, os máximos variam entre 0,4 e 0,5 e para condições convectivas, são de aproximadamente 0,7. Os espectros das componentes laterais da velocidade com ventos maiores que 1 m/s sobre condições estáveis mostraram uma freqüência de corte de ≈ 0,06 como valor de início desta freqüência para todos os casos na região de baixas freqüências. Na região de altas freqüências, o aliasing , para o caso de condições paralelas tem início em ≈ 5,0 e para os casos transversais o início foi em ≈ 10,0 . A conseqüência dos movimentos de mesoescala são mais importantes na camada limite noturna. O tempo de média de ≈ 30 minutos leva à contaminações do fluxo computado por capturar movimentos de mesoescala. Os espectros laterais para condições convectivas mostraram um único pico espectral, evidenciando-se que a importância dos efeitos térmicos e mecânicos são de mesma magnitude. Na região de baixas freqüências existe espalhamento de pontos que são explicáveis por fatores associados às influências topográficas. Na região de altas freqüências o espectro segue a lei de Kolmogorov indicando, ainda sobre condições de inomogeneidade, a presença de vórtices isotrópicos. Para condições convectivas e estáveis com ventos médios menores que 1 m/s, a lei de Kolmogorov não é verificada para a maioria das séries, e por esta razão não foi analisada neste estudo. Para as diferentes classes de z / L mostra-se que a razão entre os espectros vertical e horizontal w u S / S cresce rapidamente até atingir seu valor isotrópico. Para a condição paralela, temos uma freqüência em torno de f ≅ 2 e para o caso transversal, em torno de f ≅ 3.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Serial mesoscale convective system (MCS) events with lifetimes over 18 h and up to nearly 70 h are routinely observed over southeastern South America from infrared satellite imagery during the spring and summer. These events begin over the southern La Plata River basin, with individual convective systems generally moving eastward with the cloud-layer mean wind. However, an important and common subset of these serial MCS events shows individual MCSs moving to the east or southeast, yet the region of convective development as a whole shifts upstream to the north or northwest. Analyses of the composite mean environments from 10 of these upstream-propagating serial MCS events using NCEP/NCAR reanalysis data events indicates that the synoptic conditions resemble those found in mesoscale convective complex environments over the United States. The serial MCS events form within an environment of strong low-level warm advection and strong moisture advection between the surface and 700 hPa from the Amazonas region southward. One feature that appears to particularly influence the lowlevel flow pattern at early times is a strong surface anticyclone located just off the coast of Brazil. At upper-levels, the MCSs develop on the anticyclonic side of the entrance region to an upperlevel jet. Mean soundings show that the atmosphere is moist from the surface to near 500 hPa, with values of convective available potential energy above 1200 J kg-1 at the time of system initiation. System dissipation and continued upstream propagation to the north and northwest occurs in tandem with a surface high pressure system that crosses the Andes Mountains from the west. The 72 h simulated idealized numerical experiment reproduces the main conditions synoptic patterns in a upstream propagating mesoscale convective system, and generates a unique 18 h Upstream propagating MCS, which produces a significant precipitation event with more than 80mm/18h in some regions, it represents about 50% of the total monthly summer precipitation.A transient anticyclone drives the large scale low level circulaton at the early times, it produces moisture an war advection from Amazonia southward. A low thermal pressure system close to 22oS is observed and its interaction between with the south Atlantic anticyclone circulaton produces a moisture corridor transport promoted into a northerly-enhanced Low Level Jet. The numerical experiment evidences the importance of local storms to the development and triggering in the mesoscale convective environments, since it forms the first convective cluster what becomes organized and grow in size. After the MCS becomes mesoscale organized, its outflows dominates the convective environment interacting with the gravity waves pre-existing region, but the gravity waves propagation upstream still exerting a important hole since it generate new convective areas ahead of the outflow boundary. During the MCS life two main characteristics can be observed: Gravity waves propagate out ahead of the line and may initiate new convective development upstream of the existing convection. Once this new convection develops downdrafts, the density-current mechanism again dominates its evolution. Sistemas convectivos de mesoescala (SCM) com tempos de vida superiores a 18 h e alguns com ate 70 h são rotineiramente observados sobre a região sul da América do Sul através de imagens de satélite principalmente durante o período de primavera e verão. Estes eventos iniciam sobre o sul da Bacia do Rio da Prata, com sistemas convectivos geralmente movendo-se para leste ou sudoeste, mas a região convectiva principal propaga-se contra o escoamento no sentido norte ou noroeste. A análise de compostos médios de dados de reanálise para 10 destes SCM com propagação serial contra o escoamento indica que as condições sinóticas assemelham-se àquelas encontradas nos ambientes de desenvolvimento de complexos convectivos e mesoescala sobre os Estados Unidos.SCMs com propagação serial ocorrem em ambientes de forte advecção quente em baixos níveis e forte advecção úmida na camada entre a superfície e 700 hPa. Esta advecção transporta calor e umidade da região Amazônica em direção ao sul da América do Sul. Um padrão que particularmente influencia o escoamento em baixos níveis é um forte anticiclone localizado na costa do Brasil que atua principalmente nos momentos que antecedem o SCM. Em níveis superiores, o SCM se desenvolve no lado anticiclônico da região de entrado do jato de altos níveis. Sondagens médias mostram que a atmosfera é umedecida desde a superfície até aproximadamente 500 hPa, com valores de CAPE > 1200 J kg-1 no momento de iniciação do sistema. A dissipação do sistema e a continuada propagação para norte e noroeste ocorre em fase com um sistema de alta pressão que cruza os Andes vindo de oeste. O experimento de simulação numérica de 72h reproduz os principais padrões sinóticos observados nos dados de reanálise e gera um SCM com propagação contra o escoamento de 18 h de vida, o qual produz um significante volume de precipitação com que chegam a mais de 80mm/18h em algumas regiões, isto representa aproximadamente 50% do total de um mês de verão. Um anticiclone transiente governa o escoamento de larga escala nos momentos iniciais da simulação, produzindo advecção quente e úmida do Equador em direção ao Pólo Sul. Uma baixa térmica próxima de 22oS interage com a Alta do Atlântico Sul e produz um corredor de umidade associado à um jato de baixos níveis. O experimento numérico evidencia a importância de tempestades locais no desenvolvimento e iniciação de sistemas convectivos de mesoescala, uma vez que elas tornam-se organizadas em aglomerados convectivos de mesoescala que dão origem aos SCM. A atividade de ondas de gravidade nos momentos inicial do sistema dá suporte para a iniciação convectiva, após o SCM tornar-se organizado e produzir os primeiros outflows , correntes de densidade dominam o ambiente convectivo interagindo com as ondas de gravidade pré-existentes e com o jato em baixos níveis. Durante a vida do SCM duas características principais de sua evolução podem ser observadas: Num primeiro momento, ondas de gravidade propagam-se em bandas gerando e organizando a convecção. Uma vez que a convecção torna-se organizada e produz os primeiros downdrafts , correntes de densidade tornam-se o principal mecanismo no desenvolvimento convectivo.

In this thesis, I discuss the results of radio polarization observations of selected Compact Steep Spectrum sources made with the Very Long Baseline Array using selected frequencies in the 18 cm, 21 cm, 13 cm and 6 cm observing bands. An analysis of the polarized emission for 3C216, C147, 3C119 and 3C43 allowed us to conclude that they show a hook-shaped structure suggesting that it may be colliding with a dense environment since both jet brightness and fractional polarization increases at the hook. The average rotation measures in the hook are about 30% higher than the values seen in superluminal knots nearest to the core component with rotation measures exceeding 1500 ± 200 rad m2. The polarized flux suggests that although the average Faraday depth < neBd > increases towards the core within the first 80 pc of the jet, it becomes higher as the jet bends. The source components which are nearest to the cores are generally unpolarized even at such short wavelength, suggesting that the spread in the λ2 polarization spectra is much narrower than in extended sources and that the wavelengths at which the fractional polarization falls by a half of the value at zero depolarization may be in the submillimeter wavelengts. The properties of the Faraday depolarization and rotatation seen in the selected objects sources are briefly discussed, as well as hypothesis to interpret them. Nesta tese, discuto resultados de observações em polarização de radiofontes compactas selecionadas do grupo CSS, feitas com o Very Long Baseline Array em freqüências selecionadas nas bandas de observação em 18 cm, 21 cm, 13 cm e 6 cm. Uma análise da emissão polarizada para os quasares 3C216, 3C147, 3C119 e 3C43 permite concluir que todos mostram um perfil em forma de gancho, o que sugere que podem estar colidindo com um meio ambiente denso, o que explicaria a distribuição de brilho do jato e o aumento da polarização fracional na direção da curva do gancho. As medidas de rotação nas curvas são aproximadamente 30% mais altas que os valores vistos nas regiões dos nós superluminais mais próximas às componentes nucleres, onde a medida de rotação excede 1500 ± 200 rad m2. Uma análise da despolarização < neBd > que aumenta na direção do núcleo dentro dos primeiros 80 pc dos jatos torna-se mais alta à medida que o jatos tornan-se curvos. As componentes das radiofontes que são mais distantes aos núcleos são geralmente despolarizadas, em relação às componentes mais próximas, mesmo em curtos comprimentos de onda, sugerindo que a dispersão no espectro de polarização com λ2 é bem mais estreita que em radiofontes estendidas e que os comprimentos de onda nos quais a polarização fracional cai pela metade do valor esperado em despolarização nula podem estar localizados nas bandas submilimétricas. Essas componentes, portanto, sofrem despolarização com a distância. As propriedades da despolarização e da rotação de Faraday, vistas nessa seleção de radiofontes, são discutidas brevemente, assim como as hipótese para interpretá-las.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico According to the Kolmogorov's fully developed turbulence theory established in 1941, there is an equilibrium range in which phenomenological quantities associated to the turbulence flow are described by laws of universal character. The main objection to this theory was given by Landau, who critized the universality of these laws arguing that an universal statistical equilibrium state would not be reached since there is a dependence on energy transference between the eddies belonging to the inertial range with the largest ones, which are external to this interval, thus non-universal. From the discussion between Kolmogorov and Landau, emerged in 1962 a theory proposed to be a correction to the 1941's theory. Following the new ideas, an intermittent energy cascade should exist in the inertial range thus, as a consequence, corrections to the scaling laws prediced by 1941's theory should to be taken in account. Since that, intermittency has became the central problem in fully developed turbulence. Another question which still remains from the discussion between Kolmogorov and Landau is that concerning to the universality of the second order structure constant, known as the Kolmogorov constant. Some theoreticians claim that this constant should be Reynolds' number dependent, however experimental evidences contradict themselves. 14 In this work, based on structure function of several orders of velocity, temperature and a passive scalar, anisotropy is related to a strange behavior of velocity odd-order structure functions. The Kolmogorov constant is determined in diferent flows and appear to be universal with the Reynolds' number. In addiction, the scatter and the dependence with the Reynolds' number found in the literature are explained as a consequence of anisotropy in the intertial subrange and imprecise determination of the dissipation rate. On other hand, experimental verification of intemittency in inertial subrange through the correlation of the rate dissipation R²,²(r) is explained to be an undesired efect of anisotropy on the equations whose derivation is based on the isotropy assumption. The existence of intermittency correction coeficent μ of the second order structure funtion GR2 is attributed to be a consequence of an arbitrary choice of the inertial subrange, nite Reynolds' number efect and another singularities. These conclusions lead to the idea that the classical theory of 1941 is correct in its original form and the discrepancies observed are due the nonexistence of a real fully developed turbulence state. A teoria de turbulência completamenta desenvolvida de Kolmogorov, elaborada em 1941, prevê a existência de um intervalo de equilíbrio, onde leis de caráter universal descrevem as quantidades fenomenológicas associadas ao escoamento turbulento. Entretanto Landau criticou a universalidade destas leis alegando que um equilíbrio estatístico universal não seria alcançado, desde que há uma dependência na transferência de energia entre os turbilhões que pertencem ao intervalo de equilíbrio e os turbilhões externos a este intervalo. Desta discussão entre Kolmogorov e Landau, surgiu em 1962 uma teoria de correção à de 1941. Esta teoria prevê a existência de uma cascata de energia intermitente entre os turbilhões pertencentes ao intervalo inercial de equilíbrio. Desde então intermitência tornou-se o centro das pesquisas em turbulência bem desenvolvida. Outra questão que ainda é motivo de discussão é a universalidade da constante da função estrutura de segunda ordem prevista por Kolmogorov. Alguns teóricos argumentam que esta constante seria dependente do número de Reynolds do escoamento, entretanto as evidências experimentais são contraditórias. Na presente análise, baseado em funções estrutura de diversas ordens de velocidade, temperatura e um escalar passivo, a anisotropia é relacionada à um estranho comportamento das funções estrutura de velocidade de ordem ímpar. Além do 12 mais, o estudo aponta que a constante de Kolmogorov, determinada em diferentes escoamentos, apresenta um comportamento universal com o número de Reynolds. Adicionalmente, o espalhamento desta constante em torno das médias e a dependência com o número de Reynolds obtidos nos trabalhos encontrados na literatura são explicados como um efeito devido à anisotropia no sub-intervalo inercial e a determina ção imprecisa da taxa de dissipação. Por outro lado, a verificação experimental da intermitência no sub-intervalo inercial através da correlação da taxa de dissipação R²,²(r) é explicada ser um efeito indesejado de anisotropia nas equações baseadas na hipótese de isotropia. A existência de um valor significativo para o coeficiente de correção de intermitência μ da função estrutura de segunda ordem GR2 é atribuído à uma escolha arbitrária do sub-intervalo inercial e a efeitos de número de Reynolds bonito e outras singularidades. Desta forma conclui-se que a teoria clássica de 1941 está correta na sua forma original e as discrepâncias observadas originalmente são devido a não existência de um estado de turbulência completamente desenvolvida.

We report on three campaigns to measure the structure of the nocturnal boundary layer in cleared and forested areas near Santarém, PA, in 2001 and 2003. The aim was to describe the temporal evolution of wind and thermodynamic profiles in the stable surface layer and to use the accumulation of scalars, such as CO2 in the layer as a way to infer surface fluxes. This was deemed necessary because the frequent very calm conditions limited the validity of eddy covariance flux CO2 measurements at these sites at night. In 2001, tethered balloon observations were made at a pasture site. In 2003, this study was repeated, with a special balloon sonde deployed to measure CO2, temperature, humidity, and pressure. During the convective period just after sunrise, both the eddy covariance and accumulation flux estimation methods are valid and were compared. At night the key is to determine the thickness of the atmospheric layer to which nocturnal respiratory CO2 accumulates. In the forest at night the CO2 accumulation layer was basically constant and had a height of 32 m. The mean CO2 night flux (Fc) was estimated as 0.09(±0.02) mgCO2/m2s. The average CO2 accumulation rate was constant into de forest, decreased linearly with height form canopy height to 100-140 m high. These results are in agreement with the average profiles measured from forest flux towers. Over plowed field we found a larger CO2 accumulation layer at 60-80 m, reaching more then 100 m on some nights. The mean CO2 night flux was estimated Fc=0.20(±0.2) mgCO2/m2s. We found two shape of CO2 accumulation rate near the ground. Two nights the accumulation rate was basically constant with height, other four nights it decreased linearly with height, from the surface to 30-50 m high. The level what the accumulation rate is zero vary from 80 m to 135 m high. Três campanhas de medidas da estrutura da camada limite noturna em área limpa e de floresta próximo de Santarém, PA, realizadas em 2001 e 2003 são apresentadas neste trabalho. O objetivo principal foi descrever a evolução temporal dos perfis de vento e termodinâmicos na camada limite estável para usar o método de acúmulo de escalares, como o CO2, nesta camada, como meio de estimar os fluxos superficiais. Isso se torna necessário porque freqüentemente condições de ventos calmos sobre estes sítios ocorrem durante o período noturno limitando a confiança das estimativas do fluxo de CO2 realizadas pelo método de covariância de vórtices turbulentos. Em 2001, usando balão cativo as observações foram realizadas no sítio de pastagem. Em 2003, estas observações foram repetidas com uma sonda especialmente desenvolvida para medir a concentração de CO2, temperatura, umidade e pressão do ar. Durante os primeiros estágios da convecção, logo após o nascer do sol, ambos métodos de covariância de vórtices e acumulação são validos e foram comparados. Durante a noite o principal é determinar a profundidade da camada atmosférica dentro da qual o CO2 acumula. Na floresta, à noite a camada de acumulação de CO2 basicamente foi constante e a altura foi de 32 m. O fluxo médio de CO2 à noite (Fc) foi estimado igual a 0.09(±0.03) mgCO2/m2s. Na média a taxa de acumulação de CO2 se manteve constante dentro da floresta, decrescendo até aproximadamente zero até níveis que variaram desde 100 m até 140 m. Estes resultados estão de acordo com as observações das torres de fluxo na região de estudo dos dados de longo termo do perfil do gás. Sobre o sítio com o solo arado a camada de acumulação de CO2 à noite em média varia entre 60-80 m, atingindo mais de 100 m em algumas noites. O fluxo noturno médio de CO2 foi estimado em Fc=0.20(±0.2) mgCO2/m2s. A variação vertical da taxa de acumulação apresentou dois padrões distintos próximo a superfície. Duas noites a variação vertical da taxa de acumulação foi aproximadamente constante, em outras quatro noites decresceu rapidamente com a altura, desde a superfície até 30-50 metros de altura. O nível a partir do qual a taxa de acumulação é nula variou desde 80 m a 135 m.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The dynamics process of the atmosphere near Earth ground is controled by two main forcings, termical and machanics. These process are reponsible for the atmospheric flow variability in this layer, and this variability characterizes the atmospheric turbulence. The presence of turbulence phenomena drives to distinguish it from the rest of atmosphere, such layer is commom called Atmospheric Boundary Layer (ABL). So, the importance of studying ABL is the fact of that turbulence represents an effective transport process near the ground surface. Adequate treating of the experimental data gives more truthful so qualitative as quantitavie when we are interpreting and understading these transports. This is very impportant for suitable trustful charaterizing the turbulent fluxes. This dissertation shows an overview about some basics turbulent data treatment techics. The dataset, colected experimentaly and separed into 27 minutes window samples, were subjected to simple mean, running mean through digital recursive filter e and linear detrending. Our focus are the implications of applying this technics and how each of this acts in turbulent time series of temperature and vertical velocity of the wind data, showing and discussing about the results in the estimating fluxes of sensible heat by Eddy Covariance method and also spectral densities estimates of temperature and vertical wind velocity. The main goal of the study done in this dissertation, was identifying that applying corrections on fase lag, not considered in older digital recursive filter (FDR as proposed by McMillen 1988) and, present into the model (FFDR proposed by Franceschi e Zardi 2003) leads for trusties estimatives, mainly for turbulent temperature spectra, which are the hardest ones for minimizing the non statinarity effects. Clearly, observing the graphical results of temperature spectra, we see that those low frequencies were better removed than the others technics, giving to spectral shape the classics espected shape. A dinâmica da atmosfera próxima á superfície é regida por dois forçantes principais, um mecânico e outro térmico. Esses processos são responsáveis pela variabilidade dos escoamentos na baixa atmosfera e, é essa variabilidade que caracteriza a turbulência atmosférica. A presença do fenômeno de turbulência, permite distinguir uma camada do restante da atmosfera, esta é chamada de Camada Limite Atmosférica ( CLA). A importância de estudos nessa camada, está relacionada com o fato da turbulência representar um processo efetivo de transporte próximo à superfície. O tratamento adequado dos dados experimentais permite maior contabilidade, tanto qualitativa quanto quantitativas, na interpretação e entendimento desse transporte, ou seja, é necessário para uma adequada caracterização dos fluxos turbulentos. Nesta dissertação são investigadas algumas, das principais técnicas básicas, no tratamento de dados e condicionamento em séries temporais turbulentas. Os dados, experimentalmente coletados e separados em conjuntos de amostras com 27 minutos, são submetidos aos tratamentos com técnicas de média simples, média instantânea através de filtros digitais recursivos e remoção linear de tendência. Obeserva-se as implicações da aplicação destas técnicas, como cada uma delas age nas séries temporais turbulentas de temperatura e velocidade vertical do vento, apresentando e discutindo os resultados dessa aplicação, nas estimativas dos fluxos turbulentos de calor sensível através do método de Covariância dos Vórtices (MCV), e também das densidades espectrais de temperatura e velocidade vertical. Um dos grandes benefícios do estudo feito nessa dissertação, foi identificar que a correção do atraso de fase, que não era levada em consideração nos modelos de filtros digitais anteriores (FDR proposto por McMillen 1988) e, presente no modelo (FFDR Franceschi e Zardi 2003) conduz à estimativas satisfatórias, principalmente para espectros de temperatura turbulenta, que são os mais difíceis de se minimizar os efeitos de não estacionariedade. Ficou claro, observando nos resultados gráficos dos espectros, que a remoção de baixas freqüências nos espectros de temperatura, os deixou com o perfil típico de especros clássicamente esperados.

In the study of the dispersion of contaminants in the atmosphere by computational simulations, the Eulerian approach, based in the diffusionadvection equation, is largely employed. In these simulations, concentration values are calculated at each point of a fixed grid in space and time and for this to be done it is necessary to determine an appropriated eddy diffusivity to the planetary boundary layer under consideration. The aim of this work is to describe the decay of turbulence in the residual layer and to derive the corresponding eddy diffusivity for the case of a homogeneous (in the horizontal plane) and isotropic turbulent flow neglecting mechanical and thermal production effects. The decay of turbulence is described as a process in which eddies of a certain size loss their energy by the effect of an eddy viscosity associated with the smallest eddies through a cascade of interactions of local character in the sense of Heisenberg s model. The eddy diffusivities are calculated by considering the dispersive effects of the energy-containing eddies on the basis of Taylor s statistical diffusion model. Considering the hypothesis that the law of decay of the energy spectral density function associated with the ith axis of the reference system is similar to the law of decay of the tridimensional energy spectral density function, the corresponding variance of the turbulent part of the velocity and the corresponding eddy diffusivity are calculated. These quantities, in particular for the vertical axis, are compared with results of large eddy simulations (LES) showing very good agreement. Finally, incorporating the calculated eddy diffusivity in a Eulerian model, the effect of turbulence in the vertical dispersion of an passive scalar contaminant in the residual layer is described for the special case of a instantaneous bidimensional emission source (area source) at a certain height over land and zero mean wind velocity. No estudo da difusão de um contaminante na atmosfera por meio de simulações computacionais é bastante utilizada a perspectiva euleriana, baseada na equação da difusão-advecção. Nessas simulações, os valores de concentração são calculados em cada ponto de um retículo fixo no espaço e no tempo e para que isso possa ser feito, é necessário determinar a difusividade turbulenta (coeficiente de difusão turbulento) para o tipo de camada limite planetária em questão. O objetivo desse trabalho é descrever o decaimento da turbulência na camada residual e derivar a correspondente difusividade turbulenta no caso de um escoamento turbulento homogêneo (no plano horizontal) e isotrópico, desprezando os efeitos mecânicos de cisalhamento e térmicos das correntes de convecção. O decaimento da turbulência é descrito como um processo em que os turbilhões de certo tamanho perdem energia por efeito de uma viscosidade cinemática turbulenta associada aos turbilhões menores através de interações em cascata de caráter local nos moldes do modelo de Heisenberg. A difusividade turbulenta é calculada pelos efeitos dispersivos dos turbilhões energéticos com base no modelo estatístico de Taylor. Com a hipótese de que o decaimento da função densidade espectral de energia unidimensional associada ao i-ésimo eixo do sistema de referência é similar à lei de decaimento da função densidade espectral tridimensional, calcula-se a correspondente variância da componente turbulenta da velocidade e a correspondente difusividade turbulenta e essas grandezas associadas ao eixo vertical, em particular, são comparadas com resultados obtidos por simulação numérica de grandes turbilhões (LES) mostrando uma concordância muito boa. Finalmente, incorporando a difusividade turbulenta calculada num modelo euleriano, descreve-se o efeito da turbulência na dispersão vertical de um contaminante escalar passivo na camada residual no caso especial de uma fonte bidimensional (fonte área) com emissão instantânea situada a uma certa altura acima do solo e na ausência de vento.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In this study sensible and latent heat fluxes as well as momentum flux were analysed in terms of similarity parameters. The intensity of the turbulence and the correlation functions are also studied. The data used in this work were collected in three differents sites and in differents seasons of the year. The topography of the sites are representatives of heterogeneous and non- heterogeneous conditions. In all sites micrometeorological towers instrumented with fast response sensors colleted data with a rate of 10 Hz. In order to analysis of the data a computacional program for the S-Plus software was developed. Results indicates that for very complex topography only the non- dimensinal standard deviation of humidity at stable conditions follow the Monin- Obukhov Similarity Theory. Under near homogeneous conditions all parameters presented in this study have a acceptable description in terms of similarity theory, except the correlation coeficient for the momentum flux. Neste estudo os fluxos turbulentos de calor sensível, calor latente e momentum, parâmetros de intensidade da turbulência, são investigados em diferentes condições de estabilidade e topografia com o objetivo de verificar a validade da Teoria de Similaridade de Monin- Obukhov (TSMO). Os dados aqui analisados foram obtidos em experimentos micrometeorológicos nos sítios de Paraíso do Sul e Santarém, que caracterizam topografias quase homogêneas, e no sítio de Nova Roma do Sul que caracteriza terreno complexo. Os sítios de Nova Roma do Sul e Paraíso do Sul, localizam-se no estado do Rio Grande do Sul e o sítio de Santarém, no estado do Pará. Nestes três sítios torres micrometeorológicas equipadas com sensores de resposta rápida fornecem dados de velocidade do vento, temperatura e umidade do ar a uma freqüência de 10 Hz. Os resultados indicaram que em Nova Roma do Sul os parâmetros de intensidade da turbulência mecânica e térmica não seguem a TSMO, enquanto que apenas o desvio padrão de umidade, normalizado pela escala de umidade da camada superficial, somente em regime estável é parametrizado segundo a TSMO. Nos demais sítios estas funções adimensionais são adequadamente descritas em termos do parâmetro de estabilidade de Monin- Obukhov ( z L). Em Nova Roma do Sul, cuja superfície é heterogênea, os fluxos de calor sensível e latente, normalizados pelos desvios padrões das respectivas grandezas, não seguem a TSMO e somente o fluxo de momentum, normalizado pelos desvios padrões das velocidades horizontal e vertical, a TSMO é válida nos três regimes de estabilidade. Nos sítios com superfícies homogêneas os coeficientes de correlação dos fluxos turbulentos de calor sensível, latente e momentum são parametrizadas de acordo com a TSMO, enquanto que em Santarém, somente para o coeficiente de correlação do fluxo de momentum, o comportamento não pôde ser estimado com z L , ao contrário dos coeficientes de correlação do fluxo de calor latente e sensível.