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The importance of studying the atmospheric pollution due to its effects on human health and other ecosystems, the inexistence of national production of equipment for air sample collection, and the high cost of the imported equipment (especially in developing countries) led the authors of the present work to construct a low-cost Gent type sampler. The construction of the sampler was carried out by combining low-cost materials with good mechanical strength (such as nylon 6.0), hydraulic piping PVC, and the use of a 3D printer. The innovation of the present work is the employment of a 3D printer using ABS polymer to create the grids that cannot be machined. In addition to the sampler, the system is composed of a vacuum pump, a gas meter, and a rotameter. The total cost of the sampling system amounted at about 1200 USD, and the cost of the manufactured Gent type sampler did not reach 100 USD. The results obtained while using this set for sampling atmospheric aerosol for a period of 11 months were compared with the mass concentration of PM10 obtained from the official environmental company, CETESB of Sao Paulo State, Brazil, showing good correlation with those from CETESB – which confirmed its effectiveness and suitability for use. The low cost, easy operation, and versatility of the built Gent type sampler enable its use for scientific and academic purposes. The equipment can be useful in environmental monitoring networks, in low-income regions, and as an instrument for environmental education used in universities.

Climate change induced by global warming will produce more frequent heatwaves and intensify urban heat islands, thereby increasing heating related risks. Given this scenario, it is important to mitigate heat on urban ecosystems to promote their resilience. This study aims to develop a method to identify heat vulnerable urban areas by considering the land surface temperature (LST) distribution and landscape patterns. Methods included the creation of a cellular space to represent a given urban environment and integrate multidisciplinary databases; the use of Landsat-8 satellite images to estimate fraction vegetation cover, normalized difference moisture indices emissivity, and albedo; and exploratory spatial analyses using Moran’s global and local indices to identify landscape patterns associated with Local Climate Zones (LCZ). Analyses revealed that the estimated variables are suitable for explaining LST, which is autocorrelated in space, despite seasonal variations. The methods made it possible to identify heat vulnerable areas, which should be considered when developing adaptation policies, and that heating is associated with areas composed of both compact low rise (LCZ3) and large low rise buildings (LCZ8), whereas cooling is associated with dense trees (LCZA), and when vegetation is associated with both open high rise (LCZ4) and open low rise buildings (LCZ6).

Smoke aerosol plumes generated during the biomass burning season in Brazil suffer long-range transport, resulting in large aerosol optical depths over an extensive domain. As a consequence, downward surface solar irradiance, and in particular the direct component, can be significantly reduced. Accurate solar energy assessments considering the radiative contribution of biomass burning aerosols are required to support Brazils solar power sector. This work presents the 2nd generation of the radiative transfer model BRASIL-SR, developed to improve the aerosol representation and reduce the uncertainties in surface solar irradiance estimates in cloudless hazy conditions and clean conditions. Two numerical experiments allowed to assess the models skill using observational or regional MERRA-2 reanalysis AOD data in a region frequently affected by smoke. Four ground measurement sites provided data for the model output validation. Results for DNI obtained using δ-Eddington scaling and without scaling are compared, with the latter presenting the best skill in all sites and for both experiments. An increase in the relative error of DNI results obtained with δ-Eddington optical depth scaling as AOD increases is evidenced. For DNI, MBD deviations ranged from −2.3 to −0.5%, RMSD between 2.3 and 4.7% and OVER between 0 and 5.3% when using in-situ AOD data. Overall, our results indicate a good skill of BRASIL-SR for the estimation of both GHI and DNI.

Atmospheric methane concentrations were nearly constant between 1999 and 2006, but have been rising since by an average of similar to 8 ppb per year. Increases in wetland emissions, the largest natural global methane source, may be partly responsible for this rise. The scarcity of in situ atmospheric methane observations in tropical regions may be one source of large disparities between top-down and bottom-up estimates. Here we present 590 lower-troposphere vertical profiles of methane concentration from four sites across Amazonia between 2010 and 2018. We find that Amazonia emits 46.2 +/- 10.3 Tg of methane per year (similar to 8% of global emissions) with no temporal trend. Based on carbon monoxide, 17% of the sources are from biomass burning with the remainder (83%) attributable mainly to wetlands. Northwest-central Amazon emissions are nearly aseasonal, consistent with weak precipitation seasonality, while southern emissions are strongly seasonal linked to soil water seasonality. We also find a distinct east-west contrast with large fluxes in the northeast, the cause of which is currently unclear.

 O nitrogênio (N) é um elemento necessário para todos os seres vivos e desempenha papel crítico para a produção primária. Em decorrência das atividades antrópicas, têm ocorrido intensas mudanças na disponibilização desse nutriente e na sua ciclagem no ambiente a nível global. O N representa um elo comum para garantia de diversas metas previstas nos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, devido às múltiplas conexões existentes entre a produção de alimentos, fibras e energia para atender as crescentes demandas humanas, que deve ocorrer garantindo o equilíbrio ambiental e a sustentabilidade socioeconômica. A Bacia do Alto Paraguai (BAP) constitui uma área de conflito entre a expansão das atividades agropecuárias nas partes altas da bacia, e a conservação de ecossistemas a jusante que formam a planície do Pantanal Mato-grossense, importante área úmida e Patrimônio Nacional. Neste trabalho, são investigadas as relações entre a expansão e intensificação das atividades agropecuárias nos fluxos de N nas lavouras e pastagens, no período de 2001 a 2017. Os principais fluxos de N foram identificados e quantificados, sendo consideradas as entradas (deposição atmosférica, fixação biológica, adubação orgânica e fertilizantes sintéticos), saídas (produtos colhidos e produção de carne e leite) e perdas potenciais (emissões gasosas, lixiviação e erosão do solo). Na agricultura, as entradas de N foram estimadas em 197,6 kg N ha-1ano-1 em 2001 e 269,8 kg N ha-1ano-1 em 2017, um aumento de quase 40%. A fixação biológica representa a principal fonte de N para a bacia, contudo, tem ocorrido considerável aumento nas taxas de aplicação de fertilizantes sintéticos, contribuindo para o aumento da produtividade, principalmente do milho. Observou-se aumento na produtividade geral da agricultura, representada pelo aumento nas saídas de N através dos produtos colhidos, estimadas em 204,5 kg N ha-1ano-1 em 2001 e em 247,8 kg N ha- 1ano- 1 em 2017. As perdas potenciais de N nesses sistemas destacam-se pelo maior aumento registrado dos fluxos, superior a 70%, estimadas em 28,8 kg N ha-1ano-1 em 2001 e 45,6 kg N ha-1ano-1 em 2017. O balanço do N, estimado pela diferença entre as entradas e o somatório das saídas e perdas potenciais, mostra um déficit anual de cerca de 25,0 kg N ha- 1ano-1. Em relação a Eficiência do Uso de Nitrogênio (NUE), a persistência de valores próximos ou superiores a 1 durante todo o período indicam a suscetibilidade dos solos agrícolas à degradação pela reposição insuficiente do N removido. Em pastagens, as entradas médias foram estimadas em 38,2 kg N ha-1ano-1 durante todo o período. Observou-se o aumento em mais de 70% das saídas através da produção carne e leite, estimadas em 1,9 kg N ha- 1ano-1 em 2001 e 3,3 kg N ha-1ano-1 em 2017, evidenciando o ganho na produtividade desses sistemas. As perdas de N em pastagens são altas, estimadas em 13,0 kg N ha-1ano-1, em média. Valores positivos para o balanço durante todos os anos indicam o acúmulo de N, cerca de 9,3 kg N ha-1ano-1. A NUE nas pastagens é ainda muito baixa, não ultrapassando o valor de 0,2. 

 Reservoirs of hydropower plants can amend water, energy, and food securities in semi-arid regions. However, during severe droughts, the priority of energy demand leads to critical conditions on the water storage and risk of availability for multiple uses. To reduce water use for energy, one possible measure is the adoption of solar power, an abundant energy source in semi-arid regions. This study assessed the influence of adding a floating photovoltaic powerplant in the large-scale reservoir of the Sobradinho hydropower plant, located in the São Francisco River, in the semi-arid region of Brazil, from 2009-2018. The simulated scenarios varied the installed solar power capacity from 50 to 1000 MW. For each scenario, water allocation was modified based on the solar-hydro equivalence that restrained the historical outflow of Sobradinho to maintain water in the reservoir. Additionally, a diverse set of rules for the operation of the reservoirs in cascade installed at the São Francisco River was adopted to avoid ecological impacts of low streamflow. The scenarios were assessed in water security, solarhydro electricity output, capacity factor of the powerplant, and water and energy losses by evaporation and spilled water. Results show that a photovoltaic system starting from 250 MW was necessary to improve water security during the severe drought, reserving 0.7-2.3 years of water demand. Due to the water scarcity, the scenarios PV-750 and PV-1000 presented the same water storage level in the reservoirs after 2014, which restricted the influence of adding solar power. On the energy side, the capacity factor of the Sobradinho hybrid power plant was optimized from 29% to 34-47%. However, the water allocation of the simulated scenarios maintained the total electricity generation from the system in cascade for the solar power plant of 250 MW but reduced by 4.4% for the 750 MW. Although the reduction in total generation, all scenarios achieved an increment of the electricity output in the most critical years of the severe drought. We concluded that the solar source implied improvements for water and energy securities in the range of 250-750 MW. Additionally, we discussed opportunities and limitations in social, environmental, and economical aspects. This information can support decisions on the operation of water and energy supply systems and subsidize the proposal of public policies and guidelines for governance focused on integrated resources management in semi-arid regions. 

 Espera-se que, ao término deste Tema, o estudante seja capaz de: Descrever como se dá o processo de propagação da luz, de modo a compreender os princípios da Óptica geométrica. Identificar as principais características dos fenômenos de reflexão e refração da luz, bem como os aspectos que os diferenciam. Representar esquematicamente raios luminosos incidentes em espelhos e lentes, de modo a identificar as características da imagem formada em cada caso. Descrever o funcionamento de instrumentos ópticos, de modo a compreender seus princípios de funcionamento a partir dos elementos da Óptica geométrica. Analisar questões, elaborar hipóteses e previsões usando conceitos de Óptica geométrica, além de interpretar dados para obter conclusões a respeito de situações-problema sob uma perspectiva científica. Analisar as propriedades ópticas de materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações cotidianas, industriais e tecnológicas. Analisar o funcionamento de instrumentos ópticos para compreender as tecnologias contemporâneas e avaliar os seus impactos sociais. 

Espera-se que, ao término deste Tema, o estudante seja capaz de: Calcular o trabalho realizado por um gás ideal sobre o meio externo, assim como o trabalho realizado pelo meio sobre o gás. Empregar o conceito de energia interna de uma partícula no cálculo da energia interna de átomos e moléculas do gás ideal. Identificar por meio do estudo do sinal algébrico das grandezas calor, energia interna e trabalho as possíveis variações de estado de um gás ideal. Citar e explicar aplicações da Primeira lei da Termodinâmica no cotidiano. Analisar transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos. Realizar previsões e avaliar intervenções de sistemas térmicos, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento. Analisar questões, elaborar hipóteses e previsões usando conceitos da Termodinâmica, além de interpretar dados para obter conclusões a respeito de situações-problema sob uma perspectiva científica. 

Espera-se que, ao término deste Tema, o estudante seja capaz de: Reconhecer a pressão atmosférica como a pressão exercida pela atmosfera sobre a superfície da Terra, bem como saber medi-la. Compreender o conceito de pressão hidrostática e suas várias aplicações em situações do dia a dia, como no sistema de distribuição de água. Compreender o conceito de empuxo para explicar por que alguns objetos flutuam em líquidos, como a água. Compreender a densidade como propriedade dos materiais sendo definida por uma grandeza escalar que pode ser considerada a medida da quantidade de matéria que ocupa determinado espaço. 

Este trabalho, iniciado em agosto de 2019, teve como objetivo auxiliar e manter as plataformas online do Centro de Ciência do Sistema Terrestre (CCST), além do planejamento e desenvolvimento da plataforma oficial do projeto Nexus (Transição para sustentabilidade e o nexo água-agricultura-energia: explorando uma abordagem integradora com casos de estudo nos biomas Cerrado e Caatinga) para disponibilização e divulgação de indicadores obtidos. Inicialmente para o trabalho realizado, foi projetado um plano de análise e aprendizado técnico das ferramentas que seriam utilizadas para a concretização do projeto final da plataforma. A fase de planejamento (em conjunto com diversos pesquisadores) realizada por meio de um brainstorm entre as partes envolvidas no projeto para definir as primeiras características da plataforma, respeitando as regras e diretrizes estabelecidas pelo INPE, além de possibilitar o levantamento dos primeiros requisitos do sistema, para que então fosse possível iniciar o desenvolvimento da plataforma. Assim os conhecimentos foram aplicados o desenvolvimento da plataforma do projeto Nexus embasadas nas ideias dos diversos pesquisadores envolvidos, e por fim, o lançamento oficial da plataforma no servidor interno do CCST, utilizando das tecnologias e aparelhos disponibilizados pela instituição, além de conceitos importantes para o desenvolvimento web (como por exemplo: UI e UX design) tornando a plataforma o mais amigável possível. Por se tratar de uma plataforma online o projeto necessita de melhorias contínuas, para que possa ser entregue um sistema seguro e funcional para os usuários finais, que abrange toda a comunidade científica, além da análise contínua dos levantamentos de dados realizados pelo Google Analytics e criação de gráficos com todas as informações relevantes, relacionando-as para que se possa tomar decisões estratégicas em relação ao projeto, previstas para a continuação do projeto. 

Os raios são fenômenos atmosféricos muito recorrentes em baixas latitudes, entre os trópicos, locais mais quentes e úmidos. Os primeiros estudos relacionados a este tipo de fenômeno baseavam-se na estimativa de sua ocorrência. Com o avanço da tecnologia, foi possível adquirir imagens, por intermédio de câmeras de alta velocidade, da propagação dessas descargas, além de dados físicos como sinal de campo elétrico, corrente elétrica e raios-x produzidos pelo canal do raio. Os raios são divididos em três tipos: intranuvem, descendente e ascendente, podendo ainda ser de polaridade positiva ou negativa. O raio analisado neste trabalho foi um ascendente, que parte do solo em direção à nuvem. Esse tipo de descarga ocorre com menor frequência, pois precisa de situações muito singulares para ser iniciada. Ocorre apenas em estruturas consideradas altas, partindo sempre do mesmo ponto de origem. Este trabalho apresenta a classificação dos raios registrados durante a campanha realizada em 2018 e 2021 nas cidades de São Paulo e São José dos Campos, onde foram instaladas câmeras de alta velocidade e sensores de campo elétrico próximos ao local do evento. Primeiramente foi desenvolvida uma tabela contendo o tipo de raio (intranuvem, descendente ou ascendente), a polaridade (negativa ou positiva) e o tempo de sua ocorrência (adquirido por intermédio de antena de GPS). Esses dados foram associados ao sinal de campo elétrico ambiente, para que a ocorrência da descarga elétrica fosse confirmada. Em seguida, com a utilização das informações da tabela e imagens da câmera rápida, foram feitas análises preliminares do comportamento das descargas de retorno subsequentes de um raio ascendente associadas a variação do campo elétrico ambiente produzido por elas. Essas análises irão auxiliar no desenvolvimento da pesquisa referente a raios ascendentes feita no INPE. 

 O presente trabalho apresenta o processo de coleta de dados para a construção de índice de resiliência comunitária para três cidades do Vale do Paraíba (São Luiz do Paraitinga, Redenção da Serra e Cunha) e a plataforma de visualização dos resultados. O processo de coleta de dados consistiu na busca por bases de dados acessíveis pela internet com o objetivo de alimentar um conjunto de 101 indicadores de resiliência, agrupados por dimensão (social, econômica, infraestrutura, ambiental, institucional e capital social) e agregados em um índice geral. A plataforma de visualização dos resultados foi desenvolvida com base no software livre R, por meio do pacote Shiny, que permite que os usuários interajam com os mapas e explorem os índices de resiliência dos municípios. O trabalho expõe as dificuldades de acesso às bases de dados para a alimentação dos indicadores, sendo no final gerados 47 dos 101 indicadores e a plataforma de visualização dos resultados. ABSTRACT: This paper presents the data collection process for the construction of a community resilience index for three cities in the Vale do Paraíba (São Luiz do Paraitinga, Redenção da Serra and Cunha) and presents the platform for viewing the results. The data collection process consisted of searching databases accessible on the internet in order to create a set of 101 resilience indicators that were grouped by dimension (social, economic, infrastructure, environmental, institutional, and social capital) and aggregated into an overall index. The platform for viewing the results was developed through the free software R using the Shiny package, which allows users to interact with the maps and explore the resilience indices of the municipalities. The paper presents the difficulties of accessing databases for the creation of the indexes being in the end generated 47 of the 101 indexes and the platform for viewing the results.