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O Nitrogênio (N) é um nutriente essencial para todos os processos biológicos, mas processos antropogênicos de produção de energia e alimentos podem resultar em excesso de N reativo, que pode causar vários problemas ambientais. Este projeto de Iniciação Científica foi iniciado em agosto de 2018 com o objetivo de auxiliar no desenvolvimento da adaptação de metodologia para a construção de uma versão brasileira do modelo que calcula a Pegada Ecológica de Nitrogênio (N-Footprint), desenvolvido por Leach et al. (2012). O modelo realiza os cálculos a partir de um Fator de Nitrogênio Virtual que utiliza variáveis relacionadas ao consumo geral de alimentos e energia pela população. O trabalho desenvolvido neste plano colabora com o desenvolvimento do projeto internacional INMS (International Nitrogen Management System) gerido pela UNEP (programa ambiental das Organizações das Nações Unidas) que tem como finalidade melhorar o controle global do nitrogênio unindo a comunidade científica e a sociedade civil. Para que o cálculo da pegada ecológica seja representativo dos padrões de consumo dos brasileiros, foram realizados numerosos levantamentos de dados a partir de revisões bibliográficas a fim de encontrar valores para a emissão e consumo de nitrogênio para todas as cinco grandes regiões do país. Estes dados são necessários para realizar um balanço considerando ganhos e perdas em cada uma das etapas da produção agrícola e consumo, considerando abastecimento, resíduos gerados (sólidos e esgoto), energia e transporte dos alimentos. Para a etapa do Saneamento foram coletadas informações relacionadas ao volume de efluentes domésticos e esgoto tratado, e calculada a concentração de N retirada dos corpos hídricos através de tratamentos terciários. Para a etapa de consumo doméstico e produção de alimentos foi necessário o levantamento de dados separados em duas categorias: produtos vegetais (cereais, leguminosas, hortaliças, tuberosas, soja e frutas) e produtos animais (carne bovina, carne suína, carne de cabrito, carne de carneiro, vísceras, aves e pescados, além de ovos e laticínio). Para determinar os principais produtos a serem quantificados no setor produtivo, selecionamos os produtos mais consumidos em cada grande região do país. Os dados de produção foram segmentados em: quantidade de nitrogênio pré-existente no solo agrícola, quantidade aplicada no uso de fertilizantes, resíduos reciclados nas fases da produção de cada cultura e processamento do alimento, além da parcela de nitrogênio que tem como destino o lixo. Os dados levantados foram tabulados e estão sendo armazenados em um banco de dados que alimentará o modelo da pegada ecológica de nitrogênio para o Brasil.

Este projeto de iniciação científica é uma extensão do estudo realizado por Marengo e Alves (2005) sobre a variabilidade climática na bacia do Paraíba do Sul. O presente estudo vai além, realizando análises de extremos climáticos e projeções futuras de precipitação e temperatura, baseadas no Modelo Climático Regional RegCM4 forçado com modelos globais do CMIP5 e RCP8.5. As análises são feitas a partir dos dados fluviométricos e pluviométricos da Agência Nacional de Águas (ANA) no período de 1930 a 2017, cujo objetivo foi analisar a variabilidade climática em diferentes escalas temporais (mensal, sazonal e anual) da precipitação e sua relação com as cotas/vazões do rio Paraíba do Sul. Os resultados obtidos revelam o padrão de um ciclo anual bem definido: verão chuvoso e inverno seco, impactando diretamente nos picos de vazões. Por meio do teste não paramétrico de Mann-Kendall foi possível identificar que as estações apresentam tendências positivas e negativas de precipitação, porém, as negativas demonstram ser mais significativas, sendo elas nos postos de Carmo, Resende e Caçapava na escala anual; no verão, nos postos de Carmo, Barra do Piraí, Resende, Cachoeira Paulista, Guaratinguetá, Caçapava e Guararema; e no inverno, nos postos de Carmo, Guaratinguetá e Caçapava. No período de 1930 a 2017 foi identificada uma grande variabilidade mensal de eventos extremos, sendo um total de 180 eventos de precipitação acima e 135 abaixo de dois desvios padrão. Em relação as projeções futuras, para a escala anual, os resultados para a precipitação revelam redução da precipitação em até 10% dos totais anuais até 2100 em relação ao período base; no verão, projeta-se uma redução até meados de 2040, todavia para o final do século os modelos projetam aumento de até 20%, revelando dessa forma as incertezas nas projeções. Em relação as projeções de temperatura, os resultados indicam um aumento gradativo ao longo do século XXI com aumento de até 4°C no final do século. Os resultados têm potencial de auxiliar os gestores no planejamento dos recursos hídricos da bacia considerando as observações recentes e os diferentes cenários de mudanças climáticas.

O Nitrogênio (N) é um nutriente essencial para a vida na Terra, porém processos antropogênicos de produção de energia e alimentos podem resultar em excesso de N reativo que podem causar impactos negativos no ambiente, na saúde humana, e para a economia. Este projeto de Iniciação Científica iniciou em agosto de 2018 com o objetivo de auxiliar no desenvolvimento da adaptação de metodologia para a construção de uma versão brasileira do modelo que calcula a Pegada Ecológica de Nitrogênio (NFootprint), desenvolvido por Leach et al. (2012) e faz parte do projeto INMS ( Sistema de Manejo Internacional do Nitrogênio, em português). O INMS envolve vários países, e tem como objetivo envolver a comunidade cientifica e os diversos setores da sociedade para sintetizarem juntos evidências que gerem o desenvolvimento de políticas internacionais visando melhorar a gestão global do nitrogênio (N). Durante os meses de trabalho deste estágio de iniciação científica, foram feitos extensos levantamentos bibliográficos a fim de se obter dados para estimar a emissão do N reativo (Nr) relacionado ao consumo doméstico nos setores de transporte e energia por habitante (per capta), segundo às emissões nestes setores no Brasil. Foram consultados relatórios disponibilizados por diversos órgãos de pesquisa, a fim de se obter o conjunto de dados necessário. Contudo, vários dados utilizados no modelo desenvolvido por Leach et al. (2012) não se encontram disponíveis para o Brasil. Desta forma, mais levantamentos bibliográficos foram necessários para a obtenção de outros dados secundários que auxiliassem na estimativa, e adaptações na metodologia foram necessárias. Os dados foram então organizados em planilhas virtuais. Para o cálculo do fator médio de emissão de Nr no uso de energia doméstica pela população brasileira, seguiu-se a linha metodológica bottom-up do N-Footprint (Leach et al., 2012). Os resultados dos cálculos para números de moradores por domicílio, consumo médio por domicílio e fator de emissão foram cruzados obtendo-se um valor de aproximadamente 2,52 kg NOx/ano per capta. Posteriormente, calculou-se o mesmo fator em relação ao transporte da população, segregado por dois tipos de veículos utilizados (motocicletas e carros). Foram utilizados dados de quantidade de veículos por habitante, distância média percorrida por pessoa anualmente e fator de emissão do veículo segundo seu motor. Obteve-se os valores aproximados de 0,32 kg NOx/ano da população brasileira para usuários de automóvel e 0,81 kg NOx/ano da população brasileira para usuários de motocicleta. Estão em andamento as coletas de informações necessárias para a complementação do cálculo da pegada ecológica no setor de transporte, relativas a usuários de transporte aéreo, transporte coletivo e transporte hidroviário.

O crescimento populacional acelerado e as mudanças no estilo de vida são os principais fatores que contribuíram para o rápido crescimento da geração de resíduos sólidos urbanos (RSU). Aterros sanitários são uma opção segura para a destinação final desses RSU, por serem áreas especialmente preparadas com o objetivo de minimizar impactos ambientais, além de evitar danos à saúde pública. A identificação apropriada da localização dos aterros sanitários pode evitar efeitos indesejáveis a longo prazo. Porém, encontrar novas áreas para a implantação de aterros sanitários está se tornando cada vez mais difícil devido à crescente conscientização ambiental, legislações rigorosas e oposição política e social. Sabe-se que adotar fatores ambientais restritivos é importante para evitar a contaminação dos recursos naturais, assim como adotar fatores socioeconômicos é necessário para reduzir os custos financeiros e a oposição pública. Na primeira parte deste estudo, identificou-se a necessidade de se analisar os critérios restritivos que interferem na localização e construção de áreas para aterros sanitários no Brasil e no mundo. Para isso, foi realizada uma revisão bibliográfica sistemática dessas restrições e suas classificações dentro das vertentes ambiental, social e econômica. Posteriormente, na segunda parte deste estudo, foram elaborados cenários de restrições para os estados de São Paulo e Rio Grande do Sul, considerando as legislações dos Estados Unidos (US), Europa (EU), Brasil (BR) e World Bank (WB). Observou-se, dentre as quatro legislações analisadas para o estado de São Paulo, que as leis do WB, US, EU e BR estão ordenadas da maior para a de menor restrições, e se adotadas restringem aproximadamente 90%, 77%, 76% e 50% do território paulista. Se considerarmos a legislação brasileira, que é a menos restritiva em comparação com as outras restrições, os critérios adotados mais severos são a distância de aeroportos, distância de centros urbanos e a distância de recursos hídricos que se somados restringem mais da metade de todo o estado de São Paulo. Este tipo de análise espacial permitiu comparar quais legislações internacionais ou nacionais são mais ou menos rigorosas para a implantação de aterros sanitários, bem como qual a porcentagem do território de cada um dos estados analisados onde a construção dos aterros é proibida. Estas informações serão de extrema importância para a próxima etapa do trabalho, que será mapear as áreas restritivas para localizações de aterros sanitário em uma escala mais abrangente, tendo como área de estudo todo o território brasileiro

Analisar as integrações das interações superfície terrestre-atmosfera do modelo Eta em alta resolução (1 km) em função das atualizações dos mapas de textura do solo e de vegetação. A análise dessas interações por meio das simulações de alta resolução é fundamental não apenas para avançar no desenvolvimento das parametrizações de processos explícitos em escalas que os parâmetros necessitam de reajustes, mas também para melhorar o entendimento dos processos de feedbacks no sistema solovegetação atmosfera, além disso, conhecer o erro sistemático do modelo nas simulações com diferentes configurações pode ser útil para os previsores. O novo mapa de textura do solo é proveniente do STATSGO/FAO e apresenta maior resolução espacial (~ 1 km) em relação ao mapa original (Doyle et al., 2013). O mapa atualizado de vegetação foi obtido do levantamento mais recente do IBGE (IBGE, 2014), sendo mais realístico em relação ao mapa original do modelo que foi inserido por Sestine et al. (2002). As saídas do modelo foram obtidas com estas configurações para as simulações do modelo Eta com resolução de 1 km integrado durante 72 horas entre as 1200 UTC do dia 12 e 1200 UTC do dia 15 de fevereiro de 2013. Testes de sensibilidade e análises estatísticas foram realizados com algumas estações do estado de São Paulo, Minas Gerais e Rio de Janeiro. Nos testes de superfície, foram feitas alterações nos parâmetros de vegetação e tipo de solo, nos testes de resolução, o 1 km (referenciado como controle) foi comparado com a resolução de 5 km, e nos testes de física, foram feitas alterações nos esquemas de microfísica de nuvens e convecção cúmulos. Por fim, foram realizadas as análises de todos os experimentos juntos, chamada de New em relação à versão controle (antiga) do modelo Eta, chamada de Old, onde cada experimento foi comparado com o experimento controle a fim de identificar o papel de cada elemento como um indicador de impactos na destreza das simulações.Em geral as interações com os novos mapas mostraram melhorias nas simulações do modelo Eta em alta resolução (1 km), diminuindo o desvio padrão das variáveis de superfície com valores de 0.31 a 0 e bias de 2 a -0.19 para New. Possibilitando assim a realização de simulações de altíssima resolução com maior acurácia, o que pode beneficiar as previsões de tempo e clima.

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um modelo generativo baseado em agentes para investigar como forçantes exógenas (políticas públicas, metas e acordos) podem alterar a paisagem florestal mediante a seletiva de madeira. Para isso, será necessária modelar o comportamento dos agentes exploradores da floresta, partindo do pressuposto de que as alterações nessas forçantes exógenas podem alterar o comportamento dos agentes exploradores, fazendo com que eles explorem a floresta mais ou menos intensamente. Para a construção do modelo computacional, é necessário a elaboração de um modelo generativo, que engloba a teoria do funcionamento do modelo, baseado em conhecimento empírico e na literatura. A construção do modelo levou em consideração os principais agentes envolvidos no processo de exploração florestal, considerando um nível de abstração de municípios. Os agentes que compõem o modelo são: O madeireiro, que explora o maior número de florestas ao longo do tempo, a indústria, que consome o produto madeireiro e sofre influência da demanda do mercado e da fiscalização vigente, as instituições fiscalizadoras, caracterizadas como as instituições encarregadas de autorizar e fiscalizar a extração e venda da madeira e também o mercado, que é um componente externo que regula o preço da madeira com base em procura e oferta pelo produto. O modelo é constituído de uma cobertura florestal representada em um plano celular, sendo cada célula composta por um conjunto de árvores classificadas diametricamente com a possibilidade de serem exploradas. Os agentes exploradores exploram cada célula conforme a demanda das indústrias, e das políticas públicas. As indústrias são influenciadas pelo preço do mercado e influência no comportamento do extrator. Os fiscalizadores controlam a venda e extração de madeira conforme a política vigente. A saída do modelo é um mapa celular da cobertura florestal para cada um dos cenários após três ciclos de corte, totalizando 90 anos.

O presente projeto de Iniciação Científica teve como principal objetivo auxiliar no desenvolvimento do Projeto Educação – Extensão Educacional: um projeto de difusão do conhecimento científico, através de diversas ações, tais como: levantamento de trabalhos/temas a serem difundidos; desenvolvimento de palestras direcionadas aos Alunos (Discentes) e Professores (Docentes) dos ensinos fundamental e médio; manutenção de banco de dados específico com consultas em MySQL. Observou-se, com sua realização, o grande interesse por parte dos participantes em adquirir novos conhecimentos científicos ambientais. Constatou-se também, através de pesquisa eletrônica realizada, que o presente projeto está cumprindo com seu objetivo, visto que as palestras apresentadas foram capazes de agregar conhecimentos científicos ambientais aos seus participantes e aumentar a consciência ambiental dos mesmos.

Este projeto, iniciado em agosto de 2018 tem como objetivo o auxílio ao desenvolvimento científico e tecnológico dos sistemas de gerenciamento de dados e informações científicas produzidos e mantidos pelo CCST. Desde de 2008 o CCST tem disponibilizado à sociedade diversos resultados de várias pesquisas relacionando assuntos associados a mudanças climáticas globais e outros tópicos ligados ao meio ambiente e o desenvolvimento de programas de sustentabilidade. Entre os objetivos do centro, existe a necessidade de gerar conhecimentos interdisciplinares para o desenvolvimento nacional com igualdade e para redução dos impactos ambientais no Brasil e no mundo, fornecendo, também, informações técnico-científicas de qualidade para orientar políticas públicas de mitigação e adaptação às mudanças ambientais globais. Com isso, a credibilidade com relação aos produtos e serviços do CCST tem aumentado surgindo então, a necessidade de disponibilização das informações em bancos de dados de fácil acesso e a tradução dos produtos e serviços numa linguagem não científica para diversas áreas como: agricultura, indústria, transporte, geração e transmissão de energia, comércio, turismo, educação e muitos outros. Sendo assim, a procura dos meios de comunicação pelas informações deste centro, vem crescendo consideravelmente. Com este projeto foi possível a criação de sistemas integrados de informações para a propagação científica ao qual houve uma maior agilidade na estrutura organizacional, análise e leitura de trabalhos de pesquisa em mudanças climáticas globais adequados aos manuais disponíveis do Governo Federal e de banco de dados para pesquisa. Desta forma, para o desenvolvimento dos sistemas necessários ao CCST, foi imprescindível o estudo e/ou aprimoramento das tecnologias: PHP, MYSQL, WORDPRESS, HTML5, CSS3, JAVASCRIPT e BOOTSTRAP. Sendo assim, foi desenvolvido um tema padrão que serviu como base para o desenvolvimento de portais eletrônicos como Dados Clima, Inpe-EM, LuccMe e Inland, servindo também como suporte para trabalhos futuros. Portanto, a nova estrutura de comunicação e divulgação dos produtos gerados pelos pesquisadores do CCST, poderão ser condicionados e acessados de maneira mais fácil e com maior agilidade pelos usuários internos e público em geral.

O acesso a novas fontes de energia, principalmente renováveis, requer níveis específicos de dados para sua classificação correta. As estações de coleta capturam informações em um espaço curto de tempo com uma precisão estável, executando o tratamento das informações coletadas. O controle de qualidade é um aspecto principal em qualquer sistema de tratamento de dados, para garantir confiabilidade e permitir a comparação com outras amostras. O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), com base nesses conceitos, implementou a rede SONDA para prover dados meteorológicos e solarimétricos com a finalidade de suporte ao setor de energia no Brasil. Este trabalho consiste na continuação da implementação do algoritmo de validação das informações anemométricas e solarimétricas coletadas na rede SONDA, consistindo em adaptar, em seu último estágio, um modelo de céu claro proposto por Muhammad Iqbal. Para dar continuidade a este projeto de Iniciação Científica estão programadas as atividades: Revisão bibliográfica e escolha dos principais modelos de céu claro; reestruturação do algoritmo implementando novos testes de qualidade para o aumento de confiabilidade das análises; Validação de modelos computacionais utilizados no levantamento destes recursos; implementação do modelo de céu claro baseado no proposto por Muhammad Iqbal, e agregá-lo ao conjunto de validação de dados solarimétricos na rede SONDA.

O projeto inicialmente proposto foi a utilização de instrumentos de medida de campo elétrico, corrente elétrica, raios-x e demais características que são parte do fenômeno atmosférico conhecido como relâmpago, que seria observado e registrado com câmeras de alta velocidade a partir do Edifício Residencial Evian, situado em frente a UNIVAP (Universidade do Vale do Paraíba), no Jardim Urbanova em São José dos Campos, São Paulo. A análise requer a reconstrução do raio em 3D. Para tal, estamos preparando o acondicionamento de diversas câmeras para observar os raios a partir de ângulos diversos. Essa pesquisa possui o propósito de agregar conhecimento ao curso de bacharelado de Engenharia Elétrica, utilizando conceitos de eletricidade e suas diferentes formas e manifestações.

O avanço do desenvolvimento econômico e o estilo de vida moderno têm provocado um crescente aumento na demanda energética. Junto a isso, as preocupações ambientais decorrentes do crescimento das emissões de poluentes atmosféricos e o cenário de vulnerabilidade do recurso hídrico no país, provocado pelas oscilações climáticas, têm apresentado importantes desafios científicos no âmbito da inovação e no desenvolvimento de alternativas para produção de energia através de fontes renováveis e de baixo impacto ambiental. Nesse contexto, a energia solar emerge com destaque. Para uma avaliação consistente do potencial e viabilidade econômica do aproveitamento solar, estudos são necessários não só para quantificar a disponibilidade, mas também a variabilidade deste recurso, tanto em escala espacial quanto temporal. Desta forma, o objetivo deste trabalho é o estudo de métodos de tratamento de dados meteorológicos para disponibilização de séries temporais que possam contribuir para o atendimento da demanda de informações confiáveis relativos ao recurso solar para o setor energético nacional.

Este trabalho iniciado em agosto de 2018 tem como objetivo automatizar alguns modelos de câmeras, com o intuito de filmar descargas elétricas (raios e relâmpagos) sem a necessidade de um operador para as mesmas, assim aumentando as chances de sucessos de filmagens. Existem diversos de câmeras, porém este projeto comtempla a automação de câmeras de vídeo e webcans. Para o inicio deste projeto foi necessário entender o funcionamento das câmeras e o diferencial de cada uma. A partir da obtenção dos vídeos, os mesmos podem ser comparados aos gráficos de campo elétricos gerados pelas descargas elétricas, que são obtidos utilizando sensores de campo elétrico.