Publicações

É de suma importância ter disponível séries temporais de irradiância solar de um determinado local na superfície da Terra para aplicação em áreas científicas e tecnológicas. Em um caso mais específico, como a geração de eletricidade pela energia solar são necessários dados detalhados de irradiância solar para modelar o desempenho de uma planta fotovoltaica. Frequentemente, estas séries temporais são obtidas pelas medições realizadas no solo ou são derivadas de imagens de satélites. No entanto, as observações em solo podem apresentar descontinuidades, que duram de minutos a dias, no registro dos dados causadas pela manutenção preventiva e corretiva deficientes e falta de energia nos equipamentos. Esta falta de dados é prejudicial para o estudo de viabilidade de uma planta fotovoltaica, pois isso acarreta no crescimento das incertezas sobre o potencial técnico disponível no local. Portanto, é necessário a utilização de séries temporais geradas sinteticamente ou matematicamente para preencher as lacunas de dados das medições. Com isso, o presente projeto de pesquisa tem como objetivo desenvolver metodologias de aprendizado de máquina para obter estimativas de irradiação solar de São Martinho da Serra e Petrolina por meio da geração de séries temporais. A metodologia de aprendizado de máquina com a utilização de redes neurais artificiais vai ser aplicada para a geração de séries temporais, utilizando a linguagem de programação Python. Por fim, a série artificial possibilitou investigar o desempenho no preenchimento de lacunas de dados em séries temporais. ABSTRACT: It is imperative to have available time series of solar irradiance data from a given location on the Earth’s surface for application in scientific and technological areas. In a more specific case, such as solar power generation, detailed solar irradiance data are needed to model the performance of a photovoltaic plant. Often, these time series are obtained from ground measurements or derived from satellite imagery. However, time series of ground observations can present discontinuities, which last from minutes to days, caused by poor preventive and corrective maintenance or power outages. The data gaps hinder the feasibility study of a photovoltaic plant, as it leads to growing uncertainties about the technical potential available at the site. Several studies discuss computational methods to fill data gaps based on the time series attributes. The current study aims to develop a machine learning methodology to fill solar irradiation data gaps for ground data acquired at São Martinho da Serra and Petrolina. INPE will provide access to the data acquired in both SONDA Network sites.

A gestão das águas no Brasil é regulamentada pela Lei Federal nº 9.433/1997, de 8 de janeiro de 1997, institui a Política Nacional de Recursos Hídricos e cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos. Os Planos de Recursos Hídricos fundamentam e orientam a implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e seu gerenciamento. Face ao atual contexto de incertezas climáticas, instrumentos de gestão com características de adaptação são indispensáveis. Na região sudeste brasileira, onde se encontram duas regiões metropolitanas de grande relevância do ponto de vista social, econômico e político do país, a Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul está inserida. Sujeita a condições hidrometeorológicas adversas, com vazões e precipitações abaixo da média, sua vulnerabilidade é revelada. Com o intuito de identificar propriedades do gerenciamento adaptativo, são analisadas as peças de planejamento de recursos hídricos da bacia, apresentadas nos documentos oficiais do Comitê de Integração da Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul. Foram selecionados indicadores e os principais temas que remetem ao gerenciamento adaptativo, observados no PIRH-PS e documentos complementares, indicando a presença ou ausência de elementos e ações adaptativas previstas no Plano para os próximos 15 anos de vigência. A partir dos temas estudados (choques, cenários e respostas), as categorias associadas são caráter sócioambiental, econômico, político-institucional, mudanças climáticas e múltiplas trajetórias. Apresentados em maior quantidade os indicadores relacionados a cenários e respostas de aspecto sócio-ambiental., é constatado que os cenários não consideram mudanças climáticas ou a avaliação de múltiplas trajetórias, não são citados choques políticoinstitucionais ou ações de mitigação à choques econômicos.

Após a Revolução Industrial o mundo presenciou um grande crescimento de centros urbanos. Êxodo rural, crescimento acelerado e descontrolado são ações que fazem parte desse contexto. Com a formação de grandes centros urbanos surge o conceito de ilha de calor urbano, um efeito colateral desse crescimento. O presente estudo parte da hipótese de que o crescimento urbano traz como consequência o aumento dos eventos extremos de tempo e clima e desta forma podem influenciar na frequência de descargas atmosféricas. Desta forma, o objetivo deste estudo é analisar as descargas atmosféricas nas três maiores regiões metropolitanas do estado de São Paulo, no período de 2012 a 2021, bem como sua relação com a temperatura de superfície, além de possíveis relações com a elevação do terreno. Os dados de descargas atmosféricas são provenientes da rede Rede Brasileira de Detecção de Descargas Atmosféricas, de temperatura do solo da United States Geological Survey e os dados de elevação do terreno. Através das análises foi possível observar a distribuição de descargas elétricas através do estado e a sua correlação visual com as ilhas de calor urbanas, bem como uma possível influência do relevo.

Este trabalho tem como objetivo identificar melhores meios de dar continuidade na divulgação de produções científicas e tecnológicas desenvolvidas nas diversas áreas que integram a Ciências da Terra no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, assim como tudo que engloba a difusão das informações institucionais relevantes ao público geral. Com o crescente uso das mídias sociais, é notória a necessidade de fazer-se presente nessas plataformas, buscando maneiras mais eficazes de capturar a atenção do público-alvo e incentivar o interesse da população em assuntos ligados à ciência, tecnologia e inovação, valorizando, principalmente, a produção nacional. Devido às constantes mudanças do mundo digital, as atividades desenvolvidas nesse projeto necessitam de um contínuo aprimoramento e atualização. Inicialmente, uma das principais tarefas foi a construção de uma imagem consolidada e de uma identidade visual para a Divisão de Impacto, Adaptação e Vulnerabilidade (DIIAV) da CGCT, especialmente no Instagram, através de um layout padrão para determinado assunto, dividindo-os entre: notícias, eventos, artigos e outros. Através dos editores de imagem como Canva e Figma, plataformas acessíveis e gratuitas para design gráfico, foram desenvolvidos novos ícones e modelos de postagens para um visual mais estruturado dos portais. Além disso, foi selecionada uma cartela de cores que proporcionam uma aparência uniformizada e agradável, a fim de padronizar o mural de postagens. De maneira paralela, em parceria com o grupo de comunicação já existente, fizemos o mesmo com o Projeto Nexus, desenvolvido por pesquisadores integrantes da DIIAV/CGCT. Por fim, o intuito é melhorar o engajamento e fortalecer o material de qualidade e o conteúdo exibido nas plataformas, levando para a comunidade interna e externa, de maneira simples e eficiente, informações sobre os mais diversos temas ligados à CGCT.

A degradação, ocasionada pela exploração desenfreada do ser humano, pode causar inúmeros prejuízos socioeconômicos e ambientais, sendo um fenômeno sistêmico. A aplicação do modelo conceitual FPEIR (Força Motriz, Pressão, Estado, Impacto, Resposta) junto com indicadores permite entender a degradação da terra como um processo composto por relações socioambientais que interagem e mensurar a degradação de uma maneira sintética e de fácil compreensão. A análise espacial possibilita verificar áreas mais vulneráveis e áreas com maior potencial para reverter a degradação. A degradação é uma das preocupações no bioma da Caatinga, sobretudo no semiárido onde o submédio São Francisco está incluído. O trabalho tem como objetivo analisar a degradação da terra na sub-bacia hidrográfica Submédio São Francisco por meio da abordagem FPEIR e análise espacial. Foi realizada uma revisão bibliográfica e seleção de dados para gerar indicadores; os indicadores foram classificados segundo a abordagem FPEIR e importados no QGIS e no FillCell em grades de 5 x 5 km; posteriormente foram correlacionados através do RStudio; os indicadores selecionados foram normalizados, e os outliers excluídos; foi calculada uma mediana para gerar um índice para cada componente (F, P, E, I, R); e por fim, foram gerados mapas. Os resultados em forma de 5 índices espacializados, resultantes de 17 indicadores, mostram padrões distintos em cada componente, sendo que nos componentes F, P, E e I, as áreas com maior vulnerabilidade à degradação são aquelas próximas ao valor 1, e no caso do componente R, as áreas com maior potencial para reverter a degradação correspondem àquelas com valores mais próximos a 1. O mapa do índice de Força Motriz apresenta áreas com maior potencial de degradação em várias regiões da bacia; o mapa do índice de Pressão mostra área mais críticas, com maiores valores, no oeste e norte da bacia; o mapa do índice de Estado possui grandes regiões mais suscetíveis no centro e sudoeste da bacia; o mapa do índice de Impacto apresentam maiores valores nas regiões sudeste e noroeste da bacia; por fim, o mapa do índice de Resposta, concentra os maiores valores, com maior potencial de reverter a degradação, no leste e noroeste da bacia. Algumas atividades socioeconômicas e condições ambientais contribuem para gerar a degradação na bacia, dentre elas a ocupação rural, o desmatamento, as queimadas e a aridez. Isso gera impactos no meio, como nas pastagens e na agricultura. Algumas políticas públicas podem contribuir para reduzir a situação da degradação na bacia, como o nível de orientação técnica dada aos produtores rurais e a presença de unidades de conservação, embora também seja importante as iniciativas privadas de restauração ambiental e melhoria da qualidade ambiental para reverter esse processo.

A pesquisa presente iniciação científica foi iniciada em abril de 2021 e tem por objetivo o diagnóstico do tema das mudanças climáticas em espaços educadores, de forma a identificar barreiras e oportunidades para alavancar o tema das mudanças climáticas dentro de políticas públicas e estratégias de educação ambiental, considerando a dimensão pedagógica. As análises foram realizadas a partir de abordagens bibliométricas. O projeto tem as seguintes referenciais teóricos: políticas públicas de educação ambiental, mudanças do clima, antropoceno, transição para a sustentabilidade e objetivos do desenvolvimento sustentável (ODS). O desenho metodológico prevê o levantamento de dados em bases científicas, com foco na plataforma Scopus, sistematização dos dados e análises quantitativas. Os resultados indicam que, embora haja um evidente crescimento da produção científica que considere a dimensão da educação ambiental dentro do escopo dos termos descritos (mudanças climáticas, antropoceno, transição para a sustentabilidade e ODS), em valores totais essa produção é muito tímida frente a outras possíveis dimensões de análise, principalmente aquelas ligadas às ciências naturais e exatas.

Este trabalho tem como objetivo a continuidade ao projeto de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação em andamento desde agosto de 2020, visando apoiar a Divisão de Impacto, Adaptação e Vulnerabilidade (DIIAV), auxiliando no gerenciamento da estrutura de dados do projeto de pesquisas ambientado globalmente. Dentre alguns dos desafios científicos comumente encontrados atualmente, são os relacionados a diversidade e quantidade de informações espaciais e temporais geradas dentro da divisão. O gerenciamento, manipulação e análise destes dados, necessitam de um contínuo desenvolvimento e aprimoramento do sistema ao qual é realizado a organização e leitura destas informações, obtendo assim uma estruturação mais eficiente e dinâmica. Inicialmente o trabalho tratou de identificar possíveis melhorias no portal da divisão com a utilização de programação em PHP, Bootstrap e WordPress. Com o intuito de se obter uma maior eficiência nas implementações, utilizou-se dados coletados por meio do Google Analytics, que desta forma possibilitou analisar e converter estas informações em melhorias para a plataforma e alcançar o aprimoramento ao acesso às publicações realizadas pelos pesquisadores da DIIAV assim como o público em geral. Nesta nova etapa do projeto, houve a necessidade de treinamentos na utilização de ferramentas específicas para o desenvolvimento do portal, abrangendo os já mencionados: WordPress, linguagem em PHP, Bootstrap, Java Script, dentre outros. A princípio, foi realizado algumas melhorias relacionadas a configuração e manutenção de plug-ins, como exemplo o Smart Slider, afim de aprimorar a visualização de slides dentro da página home do tema padrão da DIIAV. Já em relação a estruturação e endentação do código, foram efetuadas algumas modificações para uma melhor organização e aparência dos ícones e imagens, visando um maior aproveitamento de editores de imagem e assim desenvolver novos ícones e banners para uma estrutura visual mais agradável e estruturada do portal. Dentro deste contexto e, seguindo o cronograma do projeto, além de um maior aprofundamento nos estudos do Google Analytics, permitindo assim a atualização das ferramentas disponibilizadas pelo portal, integração de novas bases de dados, acompanhamento e apoio na geração de índices de atendimento aos usuários internos e externos da DIIAV

Este projeto de Iniciação Científica teve como principal objetivo contribuir para o desenvolvimento do Projeto Educação Extensão Educacional: um projeto de difusão do conhecimento científico, a partir de levantamento dos temas e trabalhos desenvolvidos pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), de pesquisas acadêmicas em bancos de dados científicos e preparação de palestras didáticas sobre os temas a serem difundidos. Desde 2017, o projeto alcançou 11.695 pessoas, incluindo alunos e professores de escolas e universidades públicas, através de 291 palestras e dois cursos. Os temas difundidos se relacionam à área ambiental e ao trabalho do INPE, como desmatamento, meteorologia, mudanças ambientais globais, queimadas e sensoriamento remoto. As palestras foram desenvolvidas em linguagem adequada principalmente para o público de ensino fundamental e médio de escolas públicas, contextualizando conceitos importantes relacionados aos avanços científicos e tecnológicos e de sua importância para a melhora da qualidade de vida e para o desenvolvimento sustentável. Constatou-se que, de 2017 a 2021, as ações do projeto alcançaram resultados significativos para a consciência científica e ambiental na educação pública e na sociedade brasileira.

Os fenômenos de interação da radiação solar com as nuvens podem acarretar incidência de radiação solar acima das condições normais de céu claro. Em geral, o fenômeno da sobreirradiância em inglês, cloud enhancement ocorre em dias de céu parcialmente nublados com duração muito curta temporalmente, variando entre segundos a poucos minutos. Os sistemas de geração fotovoltaica são dimensionados para atuar com irradiação máxima correspondente a céu claro de forma que a sobreirradiância pode causar impactos importantes numa planta de geração fotovoltaica devido à danos tanto em células fotovoltaicas (superaquecimento) e inversores (sobretensão); e na qualidade da energia entregue à rede de distribuição em razão das variações bruscas da incidência de radiação solar. Esta pesquisa de iniciação científica tem como objetivo compreender as ocorrências dos eventos de sobreirradiância solar incidente na superfície. O estudo visa entender se há um padrão de ocorrência do fenômeno em regiões com a climatologia local distintas. A base de dados utilizadas estão disponíveis no Sistema de Organização Nacional de Dados Ambientais, rede SONDA, com as estações da de coleta de dados distribuídas espacialmente no território brasileiro com o intuito de prover uma base de dados observados representativa dos diversos regimes climáticos observados no país. O estudo abrange as estações em Brasília, Petrolina, Cachoeira Paulista e São Martinho da Serra e até o presente momento envolveu o levantamento bibliográfico sobre o estado da arte na temática do projeto e a capacitação em uso da linguagem Python para a produção de scripts para análise estatística dos dados observados, além da comparação com valores estimados para a irradiação solar incidente na superfície em condições de céu claro. Estes valores são fornecidos por modelos numéricos estabelecidos na literatura científica, como os modelos de Iqbal e Dumortier. Neste momento, a implementação dos modelos de céu claro está em desenvolvimento. A próxima etapa é identificar a ocorrência do fenômeno nas séries temporais de dados observados e identificar padrões de frequência e intensidade de ocorrência.

Esta pesquisa seguiu os princípios de uma revisão bibliográfica sistemática, utilizando busca de artigos científicos, construção de base de dados e análises para comparação de resultados. O presente estudo tem a finalidade de obter dados médios e outras estatísticas a respeito da ciclagem de nutrientes através da hidrologia florestal (precipitação, precipitação interna e escoamento pelos troncos) no bioma Mata Atlântica. Para este levantamento bibliográfico foram escolhidos artigos publicados no período entre 2005 até o presente, redigido nas línguas Inglês e Português, nas seguintes bases de dados: Scielo, Google Acadêmico, ResearchGate e ScienceDirect. Foram encontrados doze artigos e, após análise criteriosa, foram selecionados apenas quatro, pois os outros não contribuíram com a base de dados necessária para a presente pesquisa. Para a elaboração da base de dados, foram analisados resultados de pH e da deposição química de K+, Ca²+, Mg²+ e Na+ na precipitação e na precipitação interna de cada um dos artigos. Os estudos foram realizados em municípios e fragmentos florestais diferentes, contrastantes em relação à ocupação humana. Dentre os quatro artigos analisados, a ordem de deposição de elementos minerais através da precipitação foi Na+>Ca²+>K+>Mg²+, e K+>Na+>Ca²+>Mg²+ para precipitação interna. O menor valor de pH, 4,3, foi encontrado no estudo realizado em São Paulo capital. O maior valor de pH, também na precipitação, foi encontrado em Pinheiral-RJ (6,3). De forma geral, as deposições foram maiores na precipitação interna do que na precipitação, o que é esperado devido à interação com a vegetação. Os próximos passos desta pesquisa, envolvem as análises estatísticas referentes aos valores de deposição atmosférica e deposição através da precipitação interna, a fim de conhecer padrões de ciclagem para este bioma, assim como a redação de artigo científico para publicação dos resultados. Através dos resultados obtidos até o momento, observase que há uma falta de estudos focados na ciclagem biogeoquímica de nutrientes através das vias hidrológicas bioma Mata Atlântica.

A geração fotovoltaica de eletricidade mostra um crescimento consistente nos últimos anos. De acordo com a Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (ABSOLAR) o Brasil ultrapassou a marca de 7,0 GW de potência instalados em 2020. No entanto a incerteza do rendimento na geração de módulos FV em telhados pode impactar na quantidade de energia entregue à rede de distribuição de eletricidade. O desenvolvimento deste estudo pode dar suporte ao crescimento da participação da energia solar na matriz energética nacional, sem prejudicar a qualidade e a segurança do sistema elétrico do país. Esta pesquisa foi iniciada pelo ex-bolsista José Antônio Teixeira Filho e posteriormente substituída pela graduanda Driely de Souza Jesse em Março/2021. Este trabalho está sendo executado em cooperação entre o Laboratório de Modelagem e Estudos de Recursos Renováveis de Energia do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e a Universidade Federal de São Paulo, utilizando a base de dados do Atlas Brasileiro de Energia Solar com 17 anos de imagens de satélite. O objetivo deste projeto é avaliar a perda de eficiência na geração de energia fotovoltaica referente à orientação e inclinação de telhados. O primeiro passo é o desenvolvimento de um código numérico para estimativa da irradiação global em plano inclinado, com objetivo de avaliar a contribuição das componentes direta e difusa da radiação solar. O segundo passo é a estimativa da irradiação solar considerando a anisotropia, e por fim, gerar os gráficos em coordenadas polares para radiação incidente em diferentes orientações e inclinações da superfície inclinada. A pesquisa está se consolidando conforme há familiaridade com a ferramenta já disponível em linguagem python. A primeira etapa está em andamento e possibilitou a geração de um analema solar junto aos cálculos de variáveis solares. Espera-se que esta pesquisa ajude a compreender a disponibilidade de energia solar para a geração distribuída e dar suporte para o desenvolvimento de projetos que alcancem o máximo desempenho possível na geração, diminuindo assim o custo final da energia fotovoltaica produzida e o tempo de retorno do investimento realizado.

A pesquisa presente iniciação científica foi iniciada em abril de 2021 e tem por objetivo o diagnóstico do tema das mudanças climáticas em espaços educadores, de forma a identificar barreiras e oportunidades para alavancar o tema das mudanças climáticas dentro de políticas públicas e estratégias de educação ambiental, considerando a dimensão pedagógica. As análises terão base a partir dos municípios do Litoral Norte de São Paulo Caraguatatuba, Ubatuba, Ilhabela e São Sebastião. O projeto tem as seguintes referenciais teóricos: políticas públicas de educação ambiental, percepção ambiental, mudanças do clima e objetivos do desenvolvimento sustentável (ODS). O desenho metodológico prevê a análise documental, a partir de leis, decretos, portarias, regulamentação, planos, programas e projetos junto às secretarias municipais de educação e de meio ambiente (ou correlata, se houver), às câmaras dos vereadores dos municípios mencionados, além da Câmara Técnica de Educação Ambiental do Comitê da bacia hidrográfica do Litoral Norte. Complementarmente, é prevista a realização de entrevistas junto aos atores representantes dos órgãos mencionados (secretarias de educação, de meio ambiente, câmaras de vereadores e comitê da bacia hidrográfica do Litoral Norte). Pretende-se aplicar o método de análise de conteúdo de forma a extrair as principais tendências sobre se e como o tema das mudanças do clima se relacionam com as políticas públicas de educação ambiental para a região do litoral norte de SP. A etapa atual é de construção do projeto para a submissão ao Comitê de Ética em Pesquisa e de busca e organização da base documental, além da revisão da literatura. Espera-se, com a conclusão da pesquisa, construir um diagnóstico da situação do Litoral Norte de SP frente ao tema das mudanças do clima e, desta forma, inferir sobre aspectos da vulnerabilidade aos impactos delineados nos diferentes cenários para a região.